Medicion resistencia de tierra

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“Medicion de la
Resistencia de Tierra”
Un Manual practico sobre
PRUEBAS DE RESISTENCIA
DE TIERRA
Sistemas eléctricos de tierra
Resistividad de la tierra
© Copyright 2001
AVO INTERNATIONAL
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INTRODUCCION
Nada es tan común o disponible abundantemente en todo el mundo como el
suelo terrestre. Tenemos más aptitud para pensar acerca de la tierra como
algo que sirve para plantar, o para ser excavada para realizar la cimentación
de los edificios. Aun así, también tiene una propiedad eléctrica
conductividad, (o resistencia baja) que es usada diariamente en plantas
industriales y sistemas eléctricos.
Hablando ampliamente, “La Resistencia de Tierra” es la resistencia del suelo
al paso de la corriente eléctrica. Realmente, la tierra es un conductor
relativamente malo en comparación con conductores normales como el
alambre de cobre. Pero si el área para un camino de corriente es lo
suficientemente grande, la resistencia puede ser bastante baja y la tierra
puede convertirse en un buen “conductor”.
La medición de la resistencia de la tierra se hace de dos formas para dos
importantes aplicaciones en campo:
1. Determinar la efectividad de postas a tierra y las conexiones que se
emplean en los sistemas eléctricos para proteger al personal y al equipo.
2. Determinar buenas tierra (baja resistencia) u obtener valores de
resistencia que pueden dar información específica sobre lo que se
encuentra debajo de la superficie de la tierra (como la profundidad a la
presencia de un suelo rocoso.)
No es el propósito de este manual profundizar demasiado en la teoría y
matemáticas del tema. Como se indica en la biographia al final, existen
muchos libros excelentes y artículos que lo cubren. Más bien, lo que aquí se
encuentra, es un lenguaje sencillo para que lo pueda entender fácilmente el
usuario.
Con años de experiencia en el suministro de instrumentos para las pruebas
involucradas, AVO International puede proporcionar muchos consejos
prácticos para ayudarle a realizar pruebas específicas y estaremos gustosos
de recibir cualquier llamada, para comentar su problema.
2

3
El probador de tierra digital MEGGER DET5/4R es un
instrumento confiable capaz de medir la resistencia de tierra
de sistemas de electrodos simples y complejos.
El probador de tierra MEGGER DET62D de tres terminales es
un instrumento económico con autrango duplay digital y 40 V
de tolerancia ruidosa.

4
INDICE
Sección Pagina
Introducción........................................................................................................................2
Seguridad ............................................................................................................................6
Sección 1 - Medición de resistencia de tierra para sistemas de aterrizaje eléctricos.
Tres factores que pueden modificar su resistencia de tierra “mínima”..............................8
Algunas definiciones básicas..............................................................................................8
Factores que influyen en los requerimientos para un sistema de aterrizaje bueno............9
Valores máximos del código eléctrico nacional ..............................................................11
Naturaleza de un electrodo eléctrico ................................................................................12
Resistencia del electrodo ..................................................................................................12
Resistencia del contacto a tierra del electrodo ................................................................12
Resistencia de la tierra circundante..................................................................................12
Principios involucrados en la prueba de resistencia de tierra ..........................................13
Métodos de prueba básicos para resistencia de tierra ......................................................17
Método directo..................................................................................................................17
Método de caída de potencial ..........................................................................................18
Efectos de ubicaciones de prueba de referencia distintos................................................19
Distancia mínima de C ....................................................................................................19
Prueba de caída de potencial simplificada ......................................................................21
Algunas reglas de pulgar en el espaciamiento de P y C ..................................................21
Tabla I - Guía para la ubicación aproximada de las sondas de referencia ......................22
Como mejorar la resistencia a tierra ................................................................................24
Efecto del tamaño de la varilla ........................................................................................24
Uso de varillas múltiples ..................................................................................................26
Tratamiento de la tierra ....................................................................................................26
Sección II - Resistividad de la tierra ................................................................................29
Como se mide la resistividad de la tierra ........................................................................29
Ejemplo practico del método de prueba ..........................................................................30
El tipo de tierra afecta la resistividad ..............................................................................31
Tablas II y III Resistividad de distintas tierras ................................................................31
La resistividad disminuye con la humedad y las sales disueltas......................................32
Tabla IV - Efecto del contenido de humedad en la resistividad de la tierra....................33
Tabla V - Efecto del contenido de sal en la resistividad de la tierra................................34
Tabla VI - Efecto de la temperatura en la resistividad de la tierra ..................................34
Variaciones estacionales en la resistividad de la tierra ....................................................34
Determinación de una buena ubicación para el electrodo................................................35
Método alterno..................................................................................................................36
Secion III - Medidas con exactitude de resistencia de tierra para sistemas grandes ......37
Pruebas de desafios en sistemas grandes de tierra ..........................................................38
Tratamientos de los dasafios de pruebas en sistemas de tierra grandes ..........................38
Apéndice 1 - Guía nomografica para obtener resistencia de tierra aceptable..................41
Apéndice 2 - Medición de la resistencia de sistemas de electrodo de tierra grande
Método de intersección de curva......................................................................................42
Apéndice 3 - Medición de la resistencia de sistemas de electrodo de tierra grande
Método de la pendiente ....................................................................................................45
Tabla VII - Valores de Pt/c para distintos valores de m ..................................................47
Apéndice 4........................................................................................................................48
Referencias........................................................................................................................50

5
LISTA DE ILUSTRACIONES
Sección Pagina
Fig. 1 – Un sistema de aterrizaje simplificado en una Planta Industrial ........................7
Fig. 2 – Ejemplo de un circuito eléctrico con una resistencia de tierra muy alta............9
Fig. 3 – Condiciones típicas que deben considerarse en el sistema
de aterrizaje de una planta ................................................................................10
Fig. 4 – Componentes de la resistencia de tierra en un electrodo de tierra ..................12
Fig. 5 – Principio de una prueba de resistencia de tierra ..............................................16
Fig. 6 – Prueba de resistencia a tierra por el “Método Directo”
o el de “Dos Terminales” ..................................................................................17
Fig. 7 – Prueba de resistencia a tierra por “Caída de Potencial” o por
“Tres Terminales”..............................................................................................18
Fig. 8 – Efecto de la ubicación C en la curva de resistencia a tierra ............................20
Fig. 9 – Como afecta la ubicación de C a la curva de resistencia a tierra ....................22
Fig. 10 –La resistencia a tierra disminuye con la profundidad del electrodo
en la tierra..........................................................................................................25
Fig. 11 – El diámetro de la varilla tiene poco efecto en su resistencia a tierra ..............25
Fig. 12 –Resultados promedio obtenidos de electrodos a tierra de varilla múltiple ......26
Fig. 13 –Resistencia comparativa de electrodos de tierra de varilla múltiple ................27
Fig. 14 –Método de Zanja de tratamiento de tierra ........................................................28
Fig. 15 –El Tratamiento químico del suelo disminuye la variación estacional
de la resistencia a tierra del electrodo ..............................................................28
Fig. 16 –Método de “Cuatro Terminales” para medición para la resistividad
de la tierra..........................................................................................................30
Fig. 17 –La investigación de la resistividad en líneas de tubería muestra donde
es más probable que ocurra la corrosión...........................................................31
Fig. 18 –Los electrodos más profundos en la tierra disminuyen la resistencia. ............32
Fig. 19 –La variación de la resistencia de tierras debido a cambios
de las estaciones climatológicas con un electrodo de tubo de
pulgada en un terreno de roca caliza ................................................................35
Fig. 20 –Prospecto para la mejor ubicación del electrodo de tierra................................36
Fig. 21 –Nomograph que relaciona los factores básicos que afectan
la resistencia de la tierra. ..................................................................................40
Fig. 22 –Curva de resistencia de tierra aplicable a sistemas de una área grande ..........43
Fig. 23 –Curvas de resistencia a tierra para una subestación. ........................................43
Fig. 24 –Curvas de intersección para la Figura 23..........................................................44
Fig. 25 –Ubicaciones de zondas de potencial para emplear el Método de Pendiente ....45
Fig. 26– Métado de empleo para la determinación de tacto y potencial de paso ..........48

6
SEGURIDAD
Existe un problema de seguridad inherente en la prueba de resistencia de
tierra que requiere cuidado y planeación por parte del usuario del equipo de
prueba.
Existe la posibilidad que una falla en el sistema de potencia, provo que fluy
corriente alta en el sistema tierra mientras se realiza la prueba. Esto puede
causar que aparezcan voltajes altos en los electrados de corriente y voltaje, y
también en los terminales del equipo de prueba.
Este riesgo debe ser evaluado por la persona responsable de las pruebas,
tomando en cuenta la corriente de falla disponible y los potenciales de
paso-y-toque esperados. Este tema se cubre completamente en la IEEE
STANDARD 80 llamada “Seguridad en el aterrizaje de subestación de
corriente alterna.”
Si existe un riesgo importante, recomendamos que el operador lleve puestos
guantes protectores de hule (ANSI/ASTDM D120 o igual) mientras maneja
las conexiones, y el empleo de materiales de hule (ANSI/ASTM D178 o
igual) mientras opera el equipo de prueba.
Midiando la resistencia de tierra a un sistema de tierras en una subestación.

7
SECCIÓN I
MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE TIERRA
PARA SISTEMAS ELÉCTRICOS
La simple y algo equivocada idea de una buena “tierra” para un sistema
eléctrico es un electrodo enternado en la tierra, con un cable conductor
conectado este al circuito eléctrico (Fig. 1). Esto puede ser o no un camino
adecuado de baja resistencia para la corriente eléctrica para proteger al
personal y al equipo.
Un electrodo de tierra práctico que proporcione una resistencia tierra no
siempre puede se obtenerse fácilmente. Pero de la experiencia obtenida de
otros, se puede aprender como establecer un sistema confiable y como
verificar el valor de la resistencia con una precisión razonable. Como se vera,
la resistibidad de la tierra (Parte II) tiene un papel importante en la resistencia
del electrodo, así como la profundidad, tamaño y la forma del electrodo.
Los métodos y principios de la prueba de resistencia a tierra que se cubren
en esta sección se aplican a instalaciones de pararrayos así como a otros
sistemas que requieran conexiones a tierra de baja resistencia. Tales pruebas
se realizan en Estaciones de Generación de Potencia, Sistemas de
Distribución Eléctrica, Plantas Industriales y Sistemas de Telecomunicación.
Fig. 1 Un sistema de tierra simplificado en una Planta Industrial.

8
1
Referencia 19
FACTORES QUE PUEDEN MODIFICAR SU
“MÍNIMA” RESISTENCIA A TIERRA
Analizaremos posteriormente que valor de resistencia de tierra se considera
lo suficientemente bajo. Se vera que no existe una regla general útil en todos
los casos. Primero, sin embargo, consider tres factores que pueden modificar
los requerimientos del electrodo de tierra de un año a otro:
1. Una planta eléctrica u otra instalación eléctrica, pueden aumentar en
tamaño. También, las plantas nuevas continúan siendo construidas cada
vez más grandes. Tales cambios crean necesidades diferentes en el
electrodo de tierra, lo que era una resistencia adecuadamente baja de
tierra, puede convertirse en un “estándar” obsoleto.
2. A medida que más tubería y ductos no metálicos se instalan bajo tierra,
tales instalaciones se vuelven cada vez menos confiables y efectivas con
conexiones a tierra de baja resistencia.
3. En muchos lugares, el nivel freático desciende gradualmente.
Aproximadamente en un año, los sistemas de electrodos a tierra que eran
efectivos, pueden terminar en tierra seca de alta resistencia.
Estos factores enfatizan la importancia de un programa periódico y contínuo
de prueba de resistencia de tierra. No por lo tanto es suficiente verificar la
resistencia de la tierra solo en el momento de la introdución.
ALGUNAS DEFINICIONES BÁSICAS
Primero, definamos nuestros términos. Desde 19181
, los términos “tierra”,
“tierra permanente”, y “conexiones a tierra” fueron definidos para significar
”conexiones eléctricas realizadas intencionalmente entre cuerpos eléctricos
(o cuerpos conductores en vecindad estrecha a los circuitos eléctricos) y
cuerpos metálicos en la tierra tales como varillas, tubos de agua, placas o
tubos enterrados”.
El cuerpo metálico en la tierra se refiere comúnmente como un electrodo,
aun cuando sea un sistema de tubos de agua, cintas mallado o placas, o
cables. Tales combinaciones de cuerpos metálicos se llaman un mallado. La
resistencia a tierra que nos ocupa es la resistencia a la corriente del electrodo
al interior de tierra circundante.
Para apreciar porque la resistencia de tierra debe ser baja, solo necesita
emplear la ley de ohm: E=RxI (donde E son volts; R, la resistencia en ohms;
e I, la corriente en amperes). Suponga que tiene una fuente de 4000 volts
(2300 volts a tierra) con una resistencia de 13 ohms (vea Figura 2) Ahora,
suponga que un cable expuesto en este sistema toca el marco de un motor que
esta conectado a un sistema de aterrizaje que tiene una resistencia a tierra de
10 ohms.

9
2
I = E/R = 2,300/10 + 13 = 100 Amperes
Fig. 2 – Ejemplo de un circuito eléctricos con una resistencia a tierra muy alta.
Por la ley de ohm, existirá una corriente de 100 amperes2
a través de la falla
(desde el frame del motor a tierra). Si usted llega a tocar el frame del motor
y está aterriza de sólidamente a tierra (parado en un charco) usted puede estar
sujeto a 1000 volts (10 ohms 100 amperes.)
Como puede observar del punto 2, página 10, esto puede ser más que
suficiente para matarlo instantáneamente. Sin embargo, si la resistencia a
tierra es menor a 1 ohm, el choque que recibirá estará por debajo de 100 volts
(1x100) y probablemente vivirá para corregir la falla.
El equipo puede también dañarse de forma parecida por sobrevoltajes
causados por sistemas de aterrizaje de alta resistencia.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LOS
REQUERIMIENTOS PARA UN BUEN SISTEMA
DE TIERRA
En una Planta Industrial u otra Central Eléctrica que requiera un sistema de
tierra, deben considerarse cuidadosamente uno o más de los siguientes
conceptos (Ver Fig. 3):
1. Limitando a valores definidos el voltaje a tierra de la totalidad del
sistema eléctrico. El empleo de un sistema de tierra adecuado puede
hacer esto manteniendo algún punto en el circuito al potencial de tierra.
Tal sistema de tierra proporciona las siguientes ventajas:

10
• Limita el voltaje al cual esta sujeto el sistema–a–tierra, y por lo tanto
fija más definidamente el rango de aislamiento.
• Limita el voltaje del sistema–a–tierra o sistema–a–voltage del–a–???
a valores de seguridad para el personal.
• Proporciona un sistema relativamente estable con un mínimo de sobre
voltajes transitorios.
• Permite aislar rápidamente cualquier falla a tierra del sistema.
2. Aterrizajes apropiados en gabinetes metálicos y en estructuras de soporte
que forman parte del sistema eléctrico y que puedan entrar encontacto
con el personal. También, deben ser incluídos los equipos portátiles
operados eléctricamente. ¡Considere que tan solo una pequeña cantidad
de corriente eléctrica – tan pequeña como 0.1 amperes por un segundo –
puede ser fatal! Una cantidad aún más pequeña puede causar a usted la
perdida de control muscular. Estas pequeñas corrientes pueden ocurrir en
su cuerpo a voltajes tan bajos como 100 volts, sí su piel se encuentra
mojada.
3. Protección contra electricidad estática producida por fricción. Presentes
los riesgos están de “shock”, fuego y explosión. Objetos móviles que
pueden ser aisladores intrínsecos – tal como papel, textiles,
transportadores de banda o bandas potencia y telas del hule – pueden
desarrollar sorprendentes cargas altas a menos que sean propiamente
aterrizadas.
4. Protección contra descargas eléctricas directas. Estructuras elevadas,
tales como chimeneas, el propio edificio, tanques de agua, etc. – pueden
requerir pararrayos conectados al sistema de tierra.
Fig. 3 Condiciones típicas que deben ser consideradas en el sistema de tierra de una Planta.

11
5. Protección contra voltajes inducidos por descargas eléctricas. Esto es un
factor, particularmente si la distribución aérea de potencia y circuitos de
comunicación están involucrados. Los pararrayos pueden ser requeridos
en localizaciones estratégicas en el interior de la Planta.
6. Proporcionar buenas tierras para circuitos de control eléctricos y de
comunicación. Con el uso creciente de instrumentos de control industrial,
computadoras, y equipos de comunicación, la necesidad de conexiones a
tierra de baja resistencia en muchas localizaciones, en oficinas y Areas
de Producción – debe de ser considerada.
VALORES MÁXIMOS EN EL CÓDIGO
ELÉCTRICO NACIONAL-NEC
El Código Eléctrico Nacional, Sección 250-84 establece que a un solo
electrodo con resistencia a tierra mayor que 25 ohms, debe aumentarse un
electrodo adicional.
“Recomendamos que las tierras con un solo electrodo se prueben cuando
se instalen, y en forma periódica posteriormente.”
Las letras anteriores son resaltadas debido a su importancia. La resistencia a
tierra puede variar con los cambios en el clima y la temperatura. Tales
cambios pueden ser considerables. Un electrodo de tierra que fue bueno (de
baja resistencia) cuando se instaló, puede dejar de serlo; para asegurarse,
debe revisarlo periódicamente.
No podemos decirle cual debe sen el valor máximo de resistencia a tierra.
Para sistemas específicos, en lugares definidos, las especificaciones se
ajustan frecuentemente. Algunos requieren 5 ohms como máximo; otros no
aceptan mas de 3 ohms. En algunos casos, se requieren resistencias tan bajas
como una fracción de ohm.
Esta fotografía
muestra un probador
de tierra Megger de
balance nulo
empleado en la
comprobación de un
sistema de tierra en
una estación de
carga de petróleo.

12
NATURALEZA DE UN ELECTRODO A TIERRA
La resistencia a corriente a través de un electrodo de tierra realmente tiene
tres componentes (Figura 4):
1. Resistencia del electrodo por sí mismo y las conexiones a el.
2. Resistencia de contacto entre el electrodo y el suelo adyacente a el.
3. Resistencia de la tierra circundante.
Resistencia del electrodo: Varillas, tubos, masas de metal, estructuras y
otros dispositivos son empleados comúnmente para conexiones a tierra.
Estas normalmente son de tamaño o sección transversal suficiente que su
resistencia es una parte despreciable de la resistencia total.
Resistencia de contacto del electrodo a tierra: Es mucho menor de lo que
se puede pensar. Si el electrodo esta libre de pintura o grasa, y la tierra esta
compacta firmemente, la Oficina de Estándares ha demostrado que la
resistencia de contacto es despreciable. La oxidación en un electrodo de
hierro tiene poco o ningún efecto; él óxido de hierro esta prontamente
impregnado con agua y tiene menor resistencia que la mayoría de los suelos.
Pero si un tubo de hierro se ha oxidado lo suficiente, la parte debajo de la
rajadura no es tan efectiva como una parte del electrodo de tierra.
Resistencia de la tierra circundante: Un electrodo hincado en la tierra de
resistividad uniforme radia corriente en todas direcciones. Piense en el
electrodo como sí estuviera rodeado por capas de tierra, todas de igual
espesor (vea Figura 4.)
Fig. 4 – Componentes de la resistencia de tierra en un electrodo de tierra.

13
3
Un ohm – centímetro (abreviado ohm – cm) es definido como la resistencia de un cubo de material (en este caso tierra)
con los lados del cubo estando medidos en centímetros.
La capa de tierra más cercana al electrodo tiene naturalmente el área de
superficie más pequeña y por lo tanto ofrece la mayor resistencia. La
siguiente capa de tierra es algo más grande en área y ofrece menor
resistencia. Y así sucesivamente. Por ultimo, se alcanzara una distancia del
electrodo donde la inclusión de capa de tierra adicionales no aumenten
significativamente a la resistencia de la tierra que rodea el electrodo.
Generalmente la resistencia de la tierra circundante será la más grande de los
tres componentes que forman la resistencia de una conexión a tierra. Los
distintos factores que pueden afectar ese valor se analizan en la Sección II en
Resistividad de tierra. De la sección II, vera que la resistividad de la tierra
depende del material del suelo, el contenido de humedad, y la temperatura.
Esta lejos de ser constante de un valor predecible – variando generalmente
desde 500 hasta 50,000 ohm-cm.3
METADOS INVOLUCRADOS EN LA PRUEBA DE
RESISTENCIA DE TIERRA
La resistencia a tierra de cualquier sistema de electrodos teoricamente puede
calcularse de las formulas basadas en la formula general de la resistencia:
R = ρ L
A
En donde ρ es la resistividad de la tierra en ohm-cm, L es la longitúd de la
trayectoria de conducción, y A es el área transversal. El Profesor H.B.
Dwight del Instituto Tecnológico de Massachusetts desarrollo formulas
complejas para él calculo de la resistencia a tierra para cualquier distancia
desde los distintos sistemas de electrodos. (Ref.11). Tales formulas pueden
simplificarse un poco basándolas en la suposición que la resistividad de la
tierra es uniforme a través del volumen entero del suelo bajo consideración.
Ya que las formulas son complicadas, y la resistividad de la tierra no es
uniforme ni constante, un método simple y directo de medir la resistencia de
la tierra es necesario. Aquí es donde entramos con nuestro probador de tierra
Megger – un instrumento portátil autocontenido que es confiable y fácil de
usar. – Con él usted puede verificar la resistencia de su electrodo a tierra
mientras se instala; y, con pruebas periódicas, observar algunos cambios con
el tiempo.
Para entender el metodo de prueba a tierra, considere el diagrama
esquemático de la figura 5a. Tenga en mente nuestras observaciones previas
con referencias al diagrama de capas de tierra Figura 4: con la distancia cada
vez mayor desde un electrodo, las capas de tierra son de área de superficie
mayor y por lo tanto de menor resistencia. Ahora, suponga que tiene tres
varillas enterradas en la tierra alguna distancia aparte y con un voltaje
aplicado, como se muestra en la Figura 5a. La corriente entre las varillas 1 y

14
Uso típico de un probador de tierra Megger de balance –
nulo con lectura digital de la resistencia de tierra medida.
2 se mide con un amperímetro; la diferencia de potencial (voltaje) entre las
varillas 1 y 3 se mide con un volímetro.
Si la varilla 3 se ubica en varios puntos entre las varillas 1 y 2,
preferiblemente en línea recta,4
puede obtener una serie de lecturas de
voltaje. Por la ley de ohm (R=E/I) puede determinar la resistencia de la tierra
en cualquier punto medido. Por ejemplo, si el voltaje medido E entre las
varillas 1 y 3 es 30 volts y la corriente medida I es 2 amperes, la resistencia
de la tierra R en ese punto seria 15 ohms.
La serie de valores de resistencia puede graficarse contra distancia para
obtener una curva (Figura 5b). Observe que a medida que la varilla 3 se
mueve lejos de la varilla 1, los valores de la resistencia se incrementan pero

15
4
Actually, current can exist in other paths between the two fixed electrodes, so that rod 3 could be (and might have to be)
located at other than along a straight line.
la cantidad de incremento disminuye cada vez menos hasta que se alcanza el
punto donde el valor de incremento se vuelve tan pequeño que casi puede
considerarse constante (20 ohms en la Figura 5b). Las capas de tierra entre
las varillas (1 y 3) tienen un área de superficie tan grande que añaden poco a
la resistencia total. Mas allá de este punto, a medida que la varilla 3 se acerca
a las celdas de tierra de la varilla 2, la resistencia gradualmente se eleva.
Cerca de la varilla 2, los valores suben de manera violenta.
Ahora, digamos que la varilla 1 es nuestro electrodo de tierra bajo prueba. De
una curva de resistencia tierra típica, como en la Figura 5b, ¿Cual es la
resistencia a tierra de esta varilla? Llamamos a la varilla 2 punta C de
Corriente de Referencia y la varilla 3, punta P de Referencia de Potencial,
(simplemente por conveniencia para identificación). La resistencia correcta
se obtiene usualmente si P (la varilla 3) se coloca a una distancia del centro
del electrodo a tierra (varilla 1) cerca del 62% de la distancia entre el
electrodo de tierra y C (la varilla 2).
Por ejemplo, en la Figura 5b la Distancia D desde el electrodo de tierra a C
es 100 pies. Tomando el 62% de esta distancia, obtenemos 62 pies. De la
Figura 5b, la resistencia para esta distancia es 20 ohms. Esta es la resistencia
medida del electrodo a tierra.
De hecho la corriente puede existir en otras trayectorias entre los dos
electrodos fijados, de tal manera que la varilla 3 pueda (y quizá deba) ser
localizada en otro punto fuera de la línea recta.
Esta regla funciona bien para electrodos sencillos, tales como varillas
enterradas. También funciona para un pequeño grupo de varillas. Pero se
debe conocer el centro eléctrico verdadero del sistema de electrodos con
bastante precisión. También, la precisión de las lecturas es mejor si la
resistividad de la tierra entre los tres electrodos es razonablemente constante.
Por ultimo, C debe estar lo suficientemente lejos del sistema de electrodos a
tierra de modo que el 62% de la distancia este fuera de la “Esfera de
Influencia” del electrodo de tierra (Vea el análisis con referencia a las Figuras
8 y 9.)
Básicamente, ahora usted ya conoce el método de prueba de resistencia a
tierra. El resto es refinamiento – en métodos de prueba, el uso de electrodos
o sistemas de electrodos, y la información acerca de la resistividad de la

16
Fig. 5 – Principio de una prueba de resistencia de tierra

17
METODOS DE PRUEBA BASICOS PARA
RESISTENCIA DE TIERRA
Los instrumentos de Megger para pruebas de resistencia de tierra incluyen:
una fuente de voltaje, un ohmetro para medir directamente la resistencia, y
interruptores para cambiar el rango de resistencia del instrumento. Los cables
de extensión conectan las terminales en el instrumento a tierra y electrodos
de referencia, como se describirá posteriormente. Un generador de manivela
o un oscilados alimentado por baterías proporciona la corriente requerida;
usted lee la resistencia en ohms mediante un apuntador en una escala o
lectura digital desplegada.
Existen dos métodos de prueba básicos, que se muestran esquemáticamente
en las figuras 6 y 7, llamados:
1. Método de caída de potencial, o prueba de tres terminales.
2. Método directo, o prueba de dos terminales.
Método de caída de potencial: Esta prueba de tres terminales es el método
que se describe previamente con referencia a la Figura 5. Con un probador
de cuatro terminales, las terminales P1
y C1
en el instrumento son puenteadas
y al electrodo de tierra del electrodo bajo prueba. Con un instrumento de tres
terminales, conecte X al electrodo a tierra.
Fig. 6 – Prueba de resistencia de la tierra por el método de “Caída de Potencial”
o de “Tres Terminales”
Asi como el uso de cuatro terminales es necesario para realizar las
mediciones de resistividad, el uso de tres o cuatro terminales es indistinto
para las pruebas de la resistencia de un electrodo o varilla ya instalada. El
uso de tres terminales es más conveniente debido a que requiere que un solo
conductor sea conectado. Su aceptación considera que la resistencia del
conductor común está incluída en la medición. Normalmente, este efecto
puede ser minimizado si los requerimientos de las pruebas no son mayores,
ya que la pequeña resistencia adicional introducida es casi nula. Sin
embargo, cuando se realizan pruebas más complejas o se impongan
requerimientos más rígidos, puede ser mas aconsejable utilizar todos los
cuatro terminales, conectando el terminal P1 con el electrodo a ser probado
(conectarlo en la varilla después de C1). Esta es una verdadera

18
Fig. 7 – Prueba de Resistencia de Tierra “Método Directo” o “Dos – Terminales”
configuración de prueba de cuatro-hilos, la cual elimina todas las resistencias
de los cables de conexión desde el equipo.
La precision que se ha aumentado en las mediciones, pueden resultar
significantes cuando se tienen especificadas resistencias muy bajas o se usan
métodos que requieren de un dígito adicional para cumplir con
requerimientos matemáticos. La decision sin embargo es opcional, y se basa
en los objetivos que se persigan al realizar las pruebas y en los métodos que
se utilicen. La varilla hincada C de referencia debe colocarse tan lejos del
electrodo a tierra como sea practico; esta distancia puede estar limitada por
la longitud de cable de extensión disponible, o la geografía de los alrededores
(vea Figura 6.)
La varilla P de referencia de potencial es enterrada en un número de puntos
aproximadamente en línea recta entre el electrodo a tierra y C. Las lecturas
de resistencia son registradas para cada uno de los puntos. Una curva de
resistencia contra distancia, como en la Figura 5b, se dibuja. La resistencia
de tierra correcta se lee de la curva para la distancia que es alrededor de 62%
de la distancia total del electrodo de la tierra a C. En otras palabras, si la
distancia total es D, la distancia es 0.62D; por ejemplo, si D es 120 pies, el
valor de la distancia para la resistencia de tierra es 0.62x120 ó 74 pies.
Método directo: Cuando se emplea un instrumento de cuatro terminales, las
terminales P1
y C1
se conectan al electrodo a tierra bajo prueba; las terminales
P2
y C2
se conectan a un sistema de tubos de agua completamente metálico.
Con un instrumento de tres terminales, conecte X al electrodo a tierra, P y C
al sistema de tubos. (Figura 7). Si el sistema de agua es extenso (que cubre
un área grande), su resistencia sola debe ser una fracción de un ohm. Después
puede tomar la lectura del instrumento como la resistencia del electrodo bajo
prueba.

19
El método directo es la forma más simple de hacer una prueba de resistencia
a tierra. Con este método, la resistencia de dos electrodos en serie se mide –
la varilla enterrada y el sistema de agua. Pero existen tres limitaciones
importantes:
1. El sistema de tubos de agua debe ser lo suficientemente grande para tener
una resistencia despreciable.
2. El sistema de tubo de agua debe ser metalico en su totalidad, sin ningunos
acoplamientos o flanges de aislamiento.
3. El electrodo de tierra bajo prueba debe estar lo suficientemente lejos del
sistema de tubo de agua para quedar fuera de su esfera de influencia.
En algunos lugares, su electrodo a tierra puede estar tan cerca del sistema de
tubos de agua que no se puedan separar a los dos y dar la distancia requerida
para medición por medio del método de dos terminales. Bajo estas
circunstancias, si se cumplen las condiciones 1 y 2, se puede conectar al
sistema de tubos de agua y obtener un electrodo a tierra adecuado. Sin
embargo como precaución contra cualquier posible cambio futuro en la
resistencia del sistema de tubos de agua también se debe instalar un electrodo
de tierra.
EFECTOS DE LAS DISTINTAS UBICACIONES
DE LA ZONDA DE REFERENCIA
Ahora bien, puede preguntar: Si la ubicación correcta de la punta P siempre
es 62% de la distancia entre el electrodo a tierra y C, ¿porque preocuparse
con todas las pruebas en otras ubicaciones de P? ¿Porque no enterrar
simplemente a P a la distancia del 62% y asumir que la resistencia medida
es la resistencia de tierra correcta? Los siguientes párrafos pueden ayudar a
responder estas preguntas.
Distancia mínima para C: Considere la Figura 8 que muestra las capas de
tierra alrededor del electrodo a tierra y la punta de referencia C. En la Figura
8a, C esta tan cerca del electrodo de tierra, que las capas de tierra se traslapan
seriamente. Entonces no se obtiene el nivel debido de la resistencia medida
a medida que P se mueve lejos del electrodo a tierra; las capas de C se añaden
a las capas del electrodo a tierra, por lo que la resistencia continua
incrementándose.
En la Figura 8b, C se coloca más lejos. Entonces la resistencia medida se
nivela lo suficiente y a la distancia 62% esta muy cerca de la resistencia de
tierra real. La razón para tener a C mas lejos es asegurarse que el valor 62%
este “en línea” con otros valores de la curva. El valor puede ser incorrecto
únicamente (suponiendo que no existan errores de medición) si las
condiciones del suelo en el punto 62% varían de las condiciones en otros
puntos, causando cambios en la resistividad de la tierra. Usted desea obtener
algún grado de planeación o nivelación de su curva para hacer fácilmente
notable esa variación.

20
Midiendo la resistencia de un sistema de tierra en un transformador cimentado en
una Planta manufacturera.
Fig. 8 – Efecto de la localización de C en la curva de resistencia de tierra.

21
Como un ejemplo practico de este efecto, considere el caso que se ilustra en
la Figura 9. Este muestra dos curvas de resistencia a tierra para ubicaciones
de C. La curva A se obtuvo cuando C estaba 100 pies del electrodo a tierra;
la curva B cuando C estaba a 700 pies. La curva A muestra que C estaba muy
cerca del electrodo a tierra. La curva B muestra la tendencia deseada hacia la
nivelación de la resistencia medida. El 62% de la distancia, da valores de la
resistencia casi iguales en este caso ya que la resistividad a tierra es
razonablemente uniforme.
Prueba de caída de potencial simplificada: El método de prueba preferido
es siempre reunir suficiente información para graficar la curva real de
resistencia contra la distancia. En caso de que esto sea imposible, puede
emplearse una prueba simplificada con compromiso en la precisión. Este
procedimiento es similar al resaltado bajo el método de caída de potencial,
pero empieza con P a la mitad del camino entre el electrodo tierra y C.
La lectura con P al 50% de la distancia desde el electrodo a tierra a C se nota
como R1. La punta de referencia P entonces se mueve a una ubicación del
40% de la distancia a C. La lectura en este punto se escribe como R2
. Una
tercera lectura, R3
, se hace entre P al 60% de la distancia. El promedio de R1
,
R2
y R3
se calcula como RA
. R este RA
de R3
y exprese el resultado como un
porcentaje de RA
. Se debe determinar la desviación máxima del por medio
que es la gran diferencia entre la lectura individual y la lectura del por medio.
Si este porcentaje es menor 1.2 veces a su precisión de prueba deseada, RA
puede emplearse como el resultado de prueba. Como un ejemplo de esta
técnica, emplee los datos de la curva B en la Figura 9 como sigue:
R1
= 55Ω R2 = 58Ω R3 = 59Ω
RA
= 55 + 58 + 59 = 57.3Ω
3
R3
– RA
= 59- 57.3 = 2.9%
RA
57.3
2.9% X 1.2 = 3.5 %
Si su precisión deseada fue 5%, 57Ω (RA
) puede empleare como el resultado.
Si el resultado no se encuentra dentro de la precisión deseada, la punta C
tiene que colocarse más lejos y repetirse la prueba. Este método puede dar
suficiente precisión pero siempre dará valores del lado bajo (Vea el análisis
que sigue con referencia a la Tabla I.)
Algunas reglas de “Pulgada” en el espaciamiento de P y C: Para probar
un solo electrodo a tierra, C puede colocarse normalmente a 50 pies del
electrodo bajo prueba, con P colocado alrededor de 31 pies de distancia. Con
un pequeño emparrillado de dos electrodos a tierra, C normalmente puede
colocarse alrededor de 100 a 125 pies de distancia del electrodo bajo prueba;
correspondientemente P puede colocarse alrededor de 62 a 78 pies de
distancia. Si el sistema de electrodos a tierra es grande – consistiendo, por
ejemplo, de varias varillas o placas en paralelo – la distancia para C debe
incrementarse a posiblemente 200 pies, y para P a 125 pies. Necesitara una

22
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Maximum
Dimension, Ft.
(see note 2)
Distance to
P, Ft.
Distance to
C, Ft.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2 40 70
4 60 100
6 80 125
8 90 140
10 100 160
12 105 170
14 120 190
16 125 200
18 130 210
20 140 220
40 200 320
60 240 390
80 280 450
100 310 500
120 340 550
140 365 590
160 400 640
180 420 680
200 440 710
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Fig. 9 – Ejemplo de cómo la localización de C afecta a la curva de resistencia – tierra.
TABLA I GUIA PARA LA LOCALIZACION APROXIMADA DE
LAS PUNTAS DE REFERENCIA (Ver Nota 1)
Nota 1 – Basada en los datos en la Referencia 2.
Nota 2 – Por ejemplo, la diagonal a través de un área rodeada
por una valla aterrizada.

23
Con los Probadores de Resistencia de Tierra
MEGGER®
circuitos de prueba de resistencia
altas, pueden ser realizados sobre una
superficie pavimentada.
distancia aun mayor para sistemas de electrodos complejos, que consisten,
por decir, de un gran numero de varillas o placas y otras estructuras metálicas
(todas entrelazadas juntas). Para un sistema de electrodo a tierra que cubra
un área grande, consulte en Apéndice II y III para técnicas adicionales.
La Tabla I es una guía útil para ubicación de la punta de referencia. Usted
encuentra la figura “Dimensión Máxima” tomando la distancia diagonal a
través del área del sistema de electrodos. Por ejemplo, si el área mide 100 por
100 pies, la diagonal es de alrededor de 140 pies. De la tabla, usted recorre
hacia abajo la primera columna hasta 140 y lee a través que P debe ser 365
pies desde el electrodo y C, 590 pies.
PUNTAS PEREZOSAS
Los últimos modelos de probadores digitales de tierra pueden funcionar con
resistencias de punto muy altas temporales y dar resultados confiables y
exactos. La corriente y el voltaje son medidos separadamente, esto permite
medidas de electrodo realizadas con resistencias de punto de prueba hasta
400 KΩ.
La ventaja de estos instrumentos que toleran resistencia de punto tan alta es
generalmente que las pruebas pueden ser realizadas rápidamente sobre un
sitio verde porque los electrodos no tienen que ser enterados demasiado
dentro de la tierra. Sin embargo, en situaciones urbanas, las pruebas pueden
ser realizadas usando postes de signo, cercas metálicas y balizas. Cuando
esto no es posible, los resultados tienen que ser obtenidos acostando los
electrodos temporales sobre un pedazo mojado de concreto. Este método ha
resultado a las mediciones del valor de “pico” de menos de 10kΩ, bien
dentro el valor máximo que produce el error de la lectura.
Con instrumentos modernos,
cualquier problema con las
puntas temporales será indicado
sobre la demostración para
mostrar que la lectura no puede
ser valida. Una posición mas
conveniente para las puntas
debería ser usada a lo largo del
hueco entre baldosas, una grieta
en el concreto, o en un charco
cercano.

24
PRUEBAS SUPLEMENTARIAS
Hay relacionadas pruebas que pueden ser realizadas para complementar la
información obtenida de la prueba de tierra y aumentar la protección
proporcionada del electrodo de tierra. Una de estas pruebas de continuidad
es para asegurar lo completo y adecuado en todas partes de los conductores
de base y abajo del punto de contacto con el electrodo. Un probador de tres
terminales o de cuatro terminales puede ser usado en una configuración de
dos terminales desviando juntos los pares apropiados. Las dos puntas de
pruebas pueden ser conectadas a traves de una unión o longitud de un
conductor y así medir su resistencia. Un probador de resistencia, sin
embargo, solo proporciona una comprobación de reserva conveniente, no es
una prueba de continuidad totalmente rigurosa. La razón de esta seguridad
es que la corriente de prueba es limitada con valores debajo de un nivel
dañoso al cuerpo humano. Una rigurosa prueba del lazo debe acentuar la
conexión en niveles de corrientes capaces de revelar la corrosión, grietas,
contactos malos y otros por el estilo. Por esta razón un medidor de baja
resistencia ohmetrica capaz de 10 A o mas de corriente es preferido.
Para proteger el personal que realiza una prueba de tierra, así como
identificar la presencia de problemas eléctricos en el sistema, el electrodo
puede ser comprobado para la presencia de corriente de falla. No es raro que
en un sistema desequilibrado o de fallas eléctricas, que el electrodo lleve una
corriente de falla constantemente a tierra. Esto puede que sea solo de
multiamperios o algunos amperios, y puede ocurrir sin ser detectado. Una
sensitiva abrazadera millimetro puede revelar este problema, y proteger el
personal de choques eléctricos en solamente algunos segundos.
COMO MEJORAR LA RESISTENCIA A TIERRA
Cuando encuentra que la resistencia de su electrodo a tierra no es
suficientemente baja, existen varias forma para mejorarla:
1. Alarguen el electrodo a tierra en la tierra
2. Usar varillas múltiples.
3. Tratar el suelo
Efecto del tamaño de la varilla: Como puede sospechar, enterrando una
varilla larga más dentro de la tierra, decrece materialmente su resistencia. En
general, doblar la longitud de la varilla reduce la resistencia
aproximadamente 40%. La curva de la Fig. 10 muestra este efecto por
ejemplo, observe que una varilla enterrada dos pies tiene una resistencia de
88 ohms: la misma varilla enterrada 4 pies tiene una resistencia de alrededor
de 50 ohms. Empleando la regla de reducción a 40%, 88 x 0.4 =35 ohms de
reducción. Una varilla de 4 pies de profundidad, por este calculo tendría una
resistencia de 88–35 ó 53 ohms–comparándose muy cercanamente a los
valores de la curva.
También podría pensarse que incrementando el diámetro del electrodo
disminuye la resistencia. Lo hace, pero solo un poco. Para la misma
profundidad, doblar el diámetro de la varilla reduce la resistencia solo 10%.

25
Fig. 10 – La resistencia a tierra decrece con la profundidad del electrodo hincado
en la tierra. (Fuente: Referencia 19)
Fig. 11 – El diámetro de una varilla tiene poco efecto en la resistencia de tierra
Curva A, de la referencia 19
Curva B, promedio de los laboratorios de prueba (UL) Underwriters
Laboratories en Chicago
Curva C, promedio de los Laboratorios de prueba (UL) Underwriters
Laboratories Pittsburgh.
La figura 11 muestra esta relación. Por ejemplo, una varilla de 10 pies de
profundidad, 5/8 de pulgada de diámetro, tienen una resistencia de 6.33
ohms; incrementando su diámetro a 1 1/4 pulgada disminuye la resistencia
solo a 5.6 ohms. Por esta razón, normalmente solo considere incrementar el
diámetro de la varilla si tiene que hincarla en terreno duro.

26
5
Fuente: Referencia 20
Uso de múltiples varillas: Dos varillas bien espaciadas enterradas en la
tierra proporcionan caminos paralelos. Son, en efecto, dos resistencias en
paralelo. La regla para dos resistencias en la paralelo no se aplica
exactamente; esto es, la resistencia resultante no es la mitad de la resistencia
de la varilla individual (suponiendo que sean del mismo tamaño y
profundidad.) Realmente, la reducción de dos varillas de resistencia igual es
alrededor de 40%. Si se emplean tres varillas, la reducción es 60%, y si se
emplean cuatro, es 66% (vea la Figura 12).
Cuando se emplean múltiples varillas, estas deben espaciarse más que la
longitud de su inmersión. Existen razones teóricas para esto, pero solo
necesita referirse a las curvas tales como las de la Figura 13. Por ejemplo, si
tiene dos varillas en paralelo y un espaciamiento de 10 pies, la resistencia se
disminuye aproximadamente 40%. Si el espaciamiento se incrementa a 20
pies, la reducción es aproximadamente 50%.
Fig. 12 – Resultados promedio obtenidos mediante varillas múltiples (Electrodos
hincados a tierra).

27
6
Fig. 13 – Resistencia comparativa de varillas múltiples (Electrodos
hincados a tierra). Una sola varilla equivale a 100%6
Tratamiento del suelo: El tratamiento químico del suelo es un buen modo
para mejorar la resistencia a tierra cuando no se pueden enterrar más
profundamente los electrodos de tierra (a causa de roca dura subyacente, por
ejemplo.) Esta más allá del objetivo de este manual recomendar los mejores
químicos de tratamiento para todas las situaciones. Tiene que considerar el
posible efecto corrosivo en el electrodo. El sulfato de magnesio, sulfato de
cobre, y sal de roca ordinaria son materiales no corrosivos adecuados. El
sulfato de magnesio es menos corrosivo, pero la sal de roca es más barata y
hace el trabajo si se aplica en una zanja excavada alrededor del electrodo
(Figura 14.)
El tratamiento químico no es un modo permanente de mejorar su resistencia
a tierra. Los químicos son deslavados gradualmente por la lluvia y drenaje
natural a través del suelo. Dependiendo de la porosidad y la cantidad de
lluvia, el periodo de reemplazo varía. Pueden pasar varios años antes que sea
necesario otro tratamiento.
El tratamiento químico también tiene la ventaja de reducir la variación
estacional en la resistencia que resulta del mojado periódico y secado del
suelo. (Vea las curvas de la Figura 15.) Sin embargo, solo debe considerar
este método cuando los electrodos múltiples o profundos no sean prácticos.

28
7
8
Fig. 14 – Método de trincheras para la preparación del terreno7
Fig. 15 – El tratamiento químico del suelo aminora las variaciones
estacionales de la resistencia tierra de los electrodos8
Vea APENDICE I que describe el empleo de un nomograph relacionado a la
longitud de la varilla, y la resistividad de la tierra a la resistencia de la tierra.

29
9
B = 1
⁄20 A is generally recommended.
SECCIÓN II
RESISTIVIDAD DE LA TIERRA
Como vimos en la sección I, él termino “resistividad de tierra” expresado en
centímetros ohm (abreviado cm-ohm), es un variable basico que afecta la
resistencia a tierra de un sistema de electrodos. Pero se encontró que el valor
real de la resistividad de la tierra no necesita medirse para verificar la
resistencia de tierra del electrodo. Ahora consideraremos otros campos donde
se mide el valor de la resistividad; también algunos de los factores que
afectan el área de interés en la prueba de tierra.
Las mediciones de resistividad de tierra pueden emplearse convenientemente
para prospecto geofísico (para ubicar ore bodies, clays, y agua bearing gravel
a hacia la superficie de la tierra.) Las mediciones tambíen pueden emplearse
para determinar la profundidad de la roca y el grosor del glacial drift.
Las mediciones de la resistividad de la tierra tambíen son útiles para
encontrar la mejor ubicación y profundidad para electrodos de baja
resistencia. Tales estudios se realizan, cuando se van a construir unidades
eléctricas nuevas (una estación generadora, subestacion, torre de
transmisión, u oficina central telefónica.
Finalmente, se puede utilizar la resistividad de la tierra para indicar el grado
de corrosión que se espera en tuberías subterráneas de agua, petróleo, gas,
etc.. En general, la corrosión puede aumentar en sitios donde los valores de
resistividad están bajos. Este tipo de información es una guía buena para
instalar la protección catódico.
COMO SE MIDE LA RESISTIVIDAD DE LA TIERRA
Un Instrumento de cuatro terminales es empleado para la resistividad de la
tierra, sin embargo este utiliza cuatro electrodos de tamaño pequeño
enterrando los en la mínima cantidad y a distancias iguales entre ellos en una
línea recta (Fig. 16). Cuatro puntas de prueba separadas conectan los
electrodos a las cuatro terminales del instrumento, como se muestra. De aquí
que el nombre de esta prueba sea llamado: “Método de Cuatro Terminales”.
El Dr. Frank Wenner de la Oficina de los estandars de USA. Desarrollo la
teoría basada en esta prueba en 1915 (ver Ref. 10) el demostró que, si la
profundidad del electrodo (B) se mantiene pequeña comparado con la
distancia entre electrodos (A)9
, se aplica la siguiente formula:
ρ = 2π AR
En donde ρ es la resistividad promedio del suelo a la profundidad A en ohm
– cm, π es la constante 3.1416, A es la distancia entre los electrodos en cm,
R es la lectura del instrumento MEGGER en ohms.

30
10
En otras palabras si la distancia A entre electrodos es 4’, usted obtendrá la
resistividad de la tierra a una profundidad de 4’ como sigue.
1. Convertir los 4’ en centímetros para obtener A en la fórmula:
4 x 12 x 2.54 cm = 122 cm
2. Multiplique 2 π A para obtener la constante para una preparación de
prueba dada: 2 x 3.1416 x 122 = 766
Ahora, por ejemplo si la lectura de su instrumento es de 60 ohms, la
resistencia de la tierra sería de 60 x 766, o sea 45,960 ohms – cm.
Fig.- 16 Método de medición de la resistencia de tierra de “Cuatro – Terminales”
EJEMPLO PRACTICO DEL MÉTODO DE PRUEBA10
Una Compañía Petrolera tiene una tubería de 10 pulgadas y 6300 pies de
largo corriendo a través de un terreno rugoso. Después de una fuga por
corrosión, se deseo checar la resistividad de la tierra a lo largo de la tierra.
Los puntos de baja resistencia requerirían de mayor atención. De tal manera
que se uso un instrumento MEGGER para efectuar una topografía a lo largo
de la línea.
Primero fue encontrada la profundidad promedio de la tubería de un plano de
perfil. Esta fue de 4 pies, de tal manera que los cuatro electrodos fueron
amarrados juntos a una separación de 4 pies con una cuerda de cáñamo
fuerte.
Se decidió checar la resistencia de la tierra cada 20 pies a lo largo de la línea.
La Fig. 17 muestra una parte de los resultados la profundidad del agujero de
corrosión y las lecturas del instrumento MEGGER fueron ambas señaladas
en la gráfica por puntos a lo largo de la tubería nótese que para las lecturas
de baja resistencia, se encontraba mayor corrosión.

31
Fig. 17 La topografía de la resistividad de la tierra de la tubería muestra en
donde la corrosión se encuentra más próxima a ocurrir.
EL TIPO DE SUELO AFECTA LA RESISTIVIDAD
Ya se trate de un suelo mayormente arcilloso o muy arenoso, la resistividad
de la tierra puede cambiar mucho.
No es fácil definir exactamente a un suelo dado; la arcilla puede cubrir a una
amplia variedad de suelos de tal manera que no podemos decir que cualquier
suelo dado tiene una resistividad de tantos ohms – cm acompañando las
Tablas II y III desde dos libros de referencia diferentes se muestra el amplio
rango en valores. Nótese también la variedad de valores para los mismo tipos
generales de suelo. Ver también la Fig. 18 pág. 33.
TABLA II – RESISTIVIDAD DE DIFERENTES SUELOS*
SUELO RESISTIVIDAD OHM – CM
PROMEDIO MIN. MAX.
Rellenos de cenizas, partículas
de madera quemadas, desperdicios
de agua salada ................................................2,370 590 7,000
Arcilla, rocas de arcilla endurecida,
plantas gomosas, suelos ricos compuestos
especialmente de arcilla arena y materia
orgánica...........................................................4,060 340 16,300
Los mismos pero con proporciones
variables de arena y grava ............................15,800 1,020 135,000
Grava, arena, piedras con un poco de
arcilla o suelos ricos compuestos
especialmente de arcilla arena y
materia orgánica............................................94,000 59,000 458,000
*reporte 108 de la oficina de Estándares Técnicos de U.S.A.

32
Fig. 18 – Los Electrodos hincados a mayor profundidad en la tierra, bajan la
resistencia. Estas gráficas muestran la relación entre las características del terrero y
la resistencia de los electrodos hincados a mayores profundidades.
TABLA II – RESISTIVIDAD DE DIFERENTES SUELOS
SUELO RESISTIVIDAD OHM – CM (RANGO)
Suelos de superficie, suelos ricos compuestos
especialmente de arcilla, arena y materia orgánica, etc ..............100-5,000
Arcilla ........................................................................................200-10,000
Arena y grava ........................................................................5,000-100,000
Caliza superficial..............................................................10,000-1,000,000
Caliza. ......................................................................................500-400,000
Rocas de arcilla endurecida........................................................500-10,000
Arenisca.................................................................................2,000-200,000
Granitos, basaltos, etc. ....................................................................100,000
Partículas de rocas formadas de capas de
cuarzo, mica, etc. ....................................................................5,000-50,000
Rocas duras dispuestas en capas delgadas, etc. ......................1,000-10,000
LA RESISTIVIDAD DECRECE CON
LA HUMEDAD Y LAS SALES DISUELTAS
En el terreno, la conducción de corriente es principalmente electrolítica. Por
tanto, la cantidad de humedad y el contenido de sales del terreno afecta
radicalmente su resistividad. La cantidad de agua en el terreno varía, por
supuesto, con el clima, época del año, la naturaleza del subsuelo y la
profundidad del manto freático permanente. La Tabla IV muestra los efectos
típicos del agua en el terreno; Note que cuando están secos los dos tipos de
terreno son buenos aislantes (resistividades mayores de 1000 x 106
ohm-
cm). Con un contenido de humedad de 15%, sin embargo, note el
decrecimiento drástico en resistividad (por un factor de alrededor de
100,000).

33
TABLA IV - Efecto del Contenido de Humedad
en la Resistividad del Terreno*
CONTENIDO DE HUMEDAD,
% POR PESO TERRENO ARCILLA
RESISTIVIDAD, OHM-CM SUPERFICIAL ARENOSA
0.0 1,000 x 106
1,000 x 106
2.5 250,000 150,000.0
5.0 165,000 43,000
10 53,000 22,000
15 21,000 13,000
20 12,000 10,000
30 10,000 8,000
*De “Una investigación sobre resistencia del terreno”,
por P.J. Higgs, I.E.E. Journal, vol. 68, p. 736, febrero de 1930.
Realmente, el agua pura tiene una resistividad infinitamente alta. Las sales
presentes en forma natural en el terreno, disueltas en agua, bajan la
resistividad. Solamente una pequeña cantidad de una sal11
puede reducir la
resistividad del terreno de manera significativa (vea la Tabla V). Como se vio
en la Sección I, este efecto puede ser útil para proporcionar un buen
electrodo de baja resistencia, en lugar de un sistema de electrodos elaborado
y caro.
TABLA V - Efecto del Contenido de Sal
en la Resistividad del Terreno**
% DE SALAGREGADA RESISTIVIDAD,
POR PESO DE HUMEDAD OHM-CM
0.0 10,700
0.1 1,800
1.0 460
5.0 190
10 130
20 100
*Para arcilla arenosa - contenido de humedad, 15% por peso; temperatura, 17°C (63°F)
EFECTO DE LA TEMPERATURA
EN LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
No se ha recopilado mucha información sobre los efectos de la temperatura.
Dos hechos conducen a la conclusión lógica de que un incremento en la
temperatura disminuirá la resistividad: (1) el agua presente en el terreno
principalmente determina la resistividad, y (2) un incremento en la
temperatura disminuye notoriamente la resistividad del agua. Los resultados
11
Por sal se debe entender no sólo la sal que se usa para sazonar los alimentos (cloruro de sodio) aunque esta la puede
contener el terreno. Otras clases de sales contenidas son el sulfato de cobre, el carbonato de sodio, etc. (vea “Tratamiento
del terreno”, Sección I, p. 27).

34
que se muestran en la Tabla VI confirman estos hechos. Note que cuando se
congela el agua en el terreno, la resistividad salta en forma apreciable; el
hielo tiene una resistividad alta. Note también que la resistividad continúa
aumentando conforme baja la temperatura por debajo del punto de
congelación. Se podría tener un valor realmente alto en el Polo Norte.
En la tabla, note que una caída de temperatura de 54 grados (de 68°F a 14°F)
ocasiona un aumento de 50 veces en resistividad.
TABLA VI - Efecto de la Temperatura
en la Resistividad del Terreno*
TEMPERATURA
RESISTIVIDAD,
C F OHM-CM
20 68 7,200
10 50 9,900
0 32 (agua) 13,800
0 32 (hielo) 30,000
-5 23 79,000
-15 14 330,000
*
Para arcilla arenosa, humedad 15.2%
VARIACIONES ESTACIONALES EN
LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
Hemos visto los efectos de la temperatura, la humedad y el contenido de
sales en la resistividad del terreno. Es lógico, por tanto, que la resistividad
del terreno variará considerablemente en las diferentes épocas del año. Esto
es particularmente cierto en aquellos lugares donde hay variaciones extremas
de temperatura, lluvia , temporadas secas y otras variaciones estacionales.
De todo el análisis precedente, se puede ver que la resistividad del terreno es
una cantidad muy variable. Si se desea saber cual es su valor en un lugar
dado en cierta época del año, la única manera segura es medirla. Cuando se
utiliza este valor para trabajos de sondeo, el cambio en el valor, ocasionado
por cambios en la naturaleza del subsuelo, es el asunto importante; de las
variaciones en resistividad se pueden obtener resultados de sondeo
importantes.
Como se vio en la Sección I, la otra razón principal de interesarse en la
resistividad del terreno es para el diseño de sistemas de electrodos para
sistemas eléctricos de potencia, pararrayos y así sucesivamente. La
resistencia del terreno varía directamente con su resistividad y es útil para
conocer que factores afectan la resistividad.
Las curvas de la figura 19 ilustran varios puntos importantes. Ellas muestran
el cambio esperado en la resistencia del terreno (debido a cambios de
resistividad) en un periodo de año y medio; también muestran que el

35
electrodo más profundo da un valor más estable y más bajo. Concluimos que
el contenido de humedad y la temperatura del terreno es más estable a
profundidades más grandes abajo de la superficie del terreno. Por tanto, el
electrodo de tierra debe alcanzar un nivel de profundidad suficiente para
proporcionar:
1. Contenido de humedad permanente (relativamente hablando).
2. Temperatura constante (abajo de la línea de congelamiento; otra vez
relativamente hablando).
Figura 19 - Variaciones estacionales de la resistencia del terreno con un
electrodo tubular de ? de pulgada de diámetro en terreno de arcilla
pedregosa. La profundidad del electrodo en el terreno es de 3 pies para la
curva 1 y de 10 pies para la curva 2. (Fuente: referencia 9).
DETERMINACIÓN DE UN BUEN
LUGAR PARA EL ELECTRODO
Un buen electrodo de tierra de baja resistencia depende de un terreno de baja
resistividad en un punto en el que se puedan enterar los electrodos. Existen
dos maneras para seleccionar el lugar.
1. Enterrar varillas en varios lugares a las profundidades que se requieran y
probar su resistencia mientras se entierran.
2. Medir la resistividad del terreno antes de enterrar las varillas de tierra.
Luego calcular el número y la longitud de las varillas requeridas.
Para obtener un electrodo de baja resistencia en un lugar desfavorable,
disponga líneas rectas separadas entre sí 10 pies, que cubran el área. Entierre
cuatro estacas separadas entre sí 10 pies, pero a una profundidad no mayor
de 6 pulgadas, a lo largo de una línea a-b-c-d, como se muestra en la figura
20. Mida la resistencia R entre las estacas b y c, usando el método descrito
para resistividad del terreno.

36
Figura 20 - Método para determinar el mejor lugar de un electrodo de tierra a una
profundidad a. El lugar que dé la lectura más baja en el probador de tierra
MEGGER es el más deseable.
Luego, cambie las estacas a lo largo de la línea en cuestión a los puntos
b-c-d-e, c-d-e-f y así sucesivamente (vea la figura 20) y pruebe hasta que se
haya cubierto la línea completa. En seguida, pase a la siguiente línea y repita
el proceso hasta haber cubierto el área seleccionada. El lugar que dé el valor
más bajo para R tiene la resistencia específica menor para el terreno a la
profundidad seleccionada de 10 pies. Ese punto le dará el lugar, más
conveniente deseado, para el mejor electrodo de tierra.
Si usted desea resultados afectados por la resistividad promedio del terreno
a una profundidad de 20 pies, repita el sondeo con líneas separas entre sí 20
pies y con estacas espaciadas entre sí 20 pies. Tales sondeos no llevan mucho
tiempo y se amortizarán en el aseguramiento de un buen sistema de tierras.
Método alternativo: Otra manera es enterrar varillas o tubos en varios
lugares a profundidades tales que sean prácticas, probando su resistencia
mientras se entierran. De esta manera, generalmente se puede decir de
inmediato cuando se ha alcanzado humedad o un buen terreno conductor. Sin
embargo, el trabajo necesario puede ser mayor que con el primer método.

37
SECCION III
MEDIDAS CON EXACTITUD DE RESISTENCIA
DE TIERRA PARA SISTEMAS GRANDES
Sistemas grandes de tierra, como los encontrados en subestaciones eléctricas,
son una parte importante de la protección de la red eléctrica. Ellos aseguran
que la corriente de falla permita a dispositivos protectores funcionar
correctamente. Una subestacion debe tener un terreno con baja resistencia
para reducir voltajes excesivos que se desarrollan durante una falla que
podría poner en peligro la seguridad de la gente cercana o dañar el equipo.
Instalado un sistema de tierra, la resistencia del suelo alrededor debe ser
medida. Pruebas de resistencia inexactas pueden conducir a gastos
innecesarios en el diseño del sistema.
Después de la instalación es vital comprobar que el sistema de tierra eléctrico
coordine con los criterios de diseño y debería ser medido de vez en cuando
para asegurar la corrosión o los cambios de la resistencia del suelo que no
tengan un efecto adverso. Las redes de tiera no tienen que aparecer
defectuosas antes de que una falla ocurra y una situación peligrosa surja.
Para obtener un valor suficientemente bajo de resistencia de tierra, los
sistemas de tierra pueden consistir de una estera de tierra que cubra una área
grande o de muchas barras interconectadas. Técnicas de prueba deben ser
usadas en sistemas grandes para asegurar que lecturas validas sean obtenidas.
Esto es diferente de la sola pequeña barra de tierra (por ejemplo, un sistema
de protección de relámpago, o una tierra residencial) que pueden ser simple
de probar.
El modelo MEGGER®
DET2/2 mostrado aquí con sus accesorios, es un
instrumento confiable diseñado para pruebas de sistemas de tierra mas
grandes y mas complejos.

38
PRUEBAS DE DESAFIOS EN SISTEMAS
GRANDES DE TIERRA
Asegurar medidas validas probando sistemas grandes de tierra , requiere que
las técnicas e instrumentos apropiados sean usados. La manera de
subestaciones y sistemas de tierra de estaciones de energía hacen el probado
de pruebas mas delicado y complejo sobre una simple barra de tierra. A
continuación tenemos tres claves desafíos en las pruebas de subestaciones
de sistemas de tierra:
1. El área físicamente grande del sistema de tierra de una subestacion de
energía resulta en una gran “área de resistencia” y por consiguiente, que
mucha distancia entre las ondas de pruebas; inmejorablemente la sondas
de corriente deberían ser colocadas 10 veces a la distancia máxima sobre
el sistema de tierra( por ejemplo,3000 pies por 300 pies 2 de rejilla de
tierra) para encontrar la parte plana de la curva de resistencia.
2. Típicamente las grandes áreas de resistencias, dan valores de menos
0.5ohms, la resolución del instrumento es critica si pequeñas
discrepancias en las lecturas son observadas. Si el instrumento en prueba
no tiene la resolución conveniente, los errores del instrumento pueden
abrumar los resultados.
3. Grandes relés eléctricas contienen ruido que consisten de frecuencias de
industrias y armónicas. También el ruido de frecuencias de altos
interruptores etc.y señales inducidas por otras fuentes. Los probadores
de tierra deben recuperar y analizar una pequeña señal de prueba en una
área mucho más grande. La mayor parte de probadores de tierra rechazan
el ruido de una frecuencia sola (por lo general 128 Hz) que es adecuado
en la mayor parte de situaciones por que evita los armónicos del patrón
de frecuencias. Desafortunadamente esto no es adecuado en las
subestaciones por que este tipo de influencia puede causar significativos
errores de medición.
TRATAMIENTOS DE LOS DASAFIOS DE PRUEBAS
EN SISTEMAS DE TIERRA GRANDES
En el mundo ideal, la prueba de un sistema de tierra grande seria conducido
de acuerdo con la Caida-de Metodo Potencial. Lamentablemente, grande
“áreas de resistencias” hacen imposible de realizar esta prueba. Como
notado anteriormente, colocando la sonda de corriente de prueba 10 veces a
la distancia máxima del sistema puede requerir puntas de pruebas de miles
de pies. El método de la cuesta puede ser usado con eficacia porque no
requiere que los usuarios encuentren la parte plana de la curva o sepan
el centro eléctrico como un punto de medición. Las lecturas son tomados en
el 20%, el 40%, y el 60% de la distancia de la sondas de corrientes y apto en
un modelo matemático de la característica de resistencia. El apéndice III
proporciona una explicación detallada del método de la cuesta, incluyendo
reportes relevantes.

39
Otros desafíos encontrados en pruebas de sistemas de tierra grandes, se
relaciona con la capacidad del instrumento de prueba. Avanzada tecnología
ha hecho posible que instrumentos sean diseñados de una manera que traten
los problemas creados por las características y condiciones de sistemas
grandes de tierra.
Para que el método de la cuesta proporcione resultados significativos, la
medida exacta de las variaciones en puntos diferentes es critica. Ya que
sistemas de tierra grandes típicamente tienen los valores de resistencia de
menos de 0.5Ω, la diferencia puede ser bastante pequeña. Un instrumento
con 1mW la resolución de medida puede indicar las pequeñas diferencias
entre las lecturas bajas.
El ruido es un problema principal en pruebas de sistemas grandes de tierra y
debe ser dirigido para asegurar resultados exactos. Para ser eficaz, el
instrumento de prueba debe ser diseñado para vencer los efectos de ruido
significativos del medio ambiente. Entre las capacidades técnicas que
pueden ayudar a compensar el problema ruidoso son:
• Una frecuencia variable de prueba (más bien, una sola frecuencia fija de
prueba) que pueda ayudar a quitar cualquier ruido vago que podría afectar
la lectura.
• Un nivel de supresión de interferencia alta de maximo-pico.
• Un sistema sofisticado con filtro para rechazar ruidos altos.
• Varios ajustes de corrientes para mejorar la proporción de senal-ruido
cuando sea necesario.

40
Figura21-Nomogramaquerelacionalosfactoresbásicosqueafectanlaresistenciaatierra*(veaeltexto).

41
12
Source: Reference 21
Apéndice I - Nomograma guía para lograr
resistencia a tierra aceptable
El Dr. L.E. Whitehead de los laboratorios DuPage desarrolló un nomograma
(figura 21) que puede ser una guía útil para encontrar la norma establecida
para una resistencia a tierra mínima. Si se tiene un sistema de electrodos de
tierra dado y se encuentra que la lectura del instrumento Megger es muy alta,
la gráfica puede utilizarse para mostrar que se debe hacer para bajar el valor.
Note que cubre tres condiciones variables que afectan la resistencia a tierra
del electrodo: resistividad del terreno, longitud y diámetro de la varilla.
Para ilustrar la utilización del nomograma, tomemos un ejemplo. Suponga
que se tiene una varilla de 5/8 de pulgada enterrada 10 pies en el terreno. El
instrumento Megger indica una resistencia a tierra de 6.6 ohms. Pero
digamos que la especificación para esta resistencia es de “no más de 4
ohms”. Para lograr esto, se pueden cambiar una o más de las tres variables;
la más simple y la más efectiva es la profundidad de la varilla hincada. Para
encontrar la profundidad requerida que dé una resistencia a tierra de 4 ohms,
proceda como sigue: Con una regla, trace una línea del punto de 10 pies en
la línea L al punto de 5/8 de pulgada en la línea d; esto da un punto de
referencia donde la línea cruza la línea q. Conecte este punto de referencia
con 6.6 ohms - la resistencia medida en la línea R, como se muestra en la
figura 21, lea el valor de resistividad a tierra donde esta línea cruza la línear.
El valor es de 2000 ohm-cm.
Para determinar la profundidad de varilla requerida para una resistencia a
tierra de 4 ohms, trace una línea desde este punto en la línea R a través del
punto 2000 en la línea hasta cruzar la línea q. La línea punteada en la figura
21 muestra este paso. Ahora, suponiendo que no cambia el diámetro de la
varilla, conecte el punto de 5/8 en la línea d a través del nuevo punto de
referencia en q y prolongue la línea hasta L. Esto le da la profundidad
requerida de la varilla para el valor de resistencia de 4 ohms. Finalmente,
tome una nueva lectura con el instrumento para verificar el valor, puesto que
la resistividad del terreno puede no ser constante ( como lo considera el
nomograma).
Otra manera de reducir la resistencia a tierra sería bajar la resistividad del
terreno. Note en la figura 21 que si se traza una línea de un punto de
referencia 1 (sin cambiar la profundidad ni el diámetro de la varilla), se
necesitará reducir la resistividad a cerca de 1000 ohm-cm para dar la
resistencia a tierra de 4 ohms requerida. Esto se podría hacer por tratamiento
químico, como se describió al principio, pero normalmente una varilla más
profunda es la manera más fácil.

42
13
Apéndice II Medición de la resistencia
de sistemas grandes con electrodos de tierra:
Método de curvas de intersección*
La dificultad de medir la resistencia de sistemas de electrodos grandes
involucra la utilización de cables muy largos para conectar las sondas de
potencial y corriente. Se ha diseñado un método alternativo, en el que tales
cables largos no son necesarios. El principio básico es obtener curvas de
resistencia a tierra para distintos espaciamientos de electrodos de corriente,
y, considerando diferentes disposiciones sucesivas para el centro eléctrico
del sistema, para producir curvas de intersección que darán la resistencia a
tierra y la posición del centro eléctrico.
Se encuentran ciertos problemas más bien difíciles cuando la resistencia de
un sistema de electrodos de tierra, consistente de varias varillas, cintas, etc.,
todas conectadas en paralelo y distribuidas en una gran área que se va a
medir. El método usual de medición que trabaja muy bien tiene una
desventaja: a saber, que es generalmente necesario colocar la sonda de
corriente auxiliar a una distancia considerable del sistema de electrodos de
tierra. En algunos casos esta distancia puede ser tanto como 3000 pies, y esto
no siempre es conveniente o posible.
Un método que no requiere tales longitudes tan largas de cable sería
obviamente mejor, por tanto, se sugiere el siguiente.
Suponga que todas las mediciones se hacen desde un punto O de arranque
arbitrario; la distancia C a la sonda de corriente y la distancia P variable a la
sonda de potencial se miden desde ese punto. Luego se puede obtener una
curva tal como la abc (figura 22), que da la resistencia medida contra el valor
de P. Ahora suponga que el centro eléctrico del sistema de electrodos de
tierra está actualmente en D, distancia X desde O. Entonces la distancia
verdadera del centro a la sonda de corriente es C + X, y la resistencia
verdadera se obtiene cuando la sonda de potencial está a una distancia 0.618
(C + X) desde D. Esto significa que el valor de P, medido desde O es 0.618
(C+X) - X. Si ahora se dan a X distintos valores, los valores correspondientes
de P se pueden calcular y la resistencia leída fuera de la curva. Estas
resistencias se pueden graficar contra los valores de X en otra curva. Cuando
este proceso se repite para un valor diferente de C, y se obtiene otra curva de
resistencia contra X, las dos curvas se deben cruzar en la resistencia
requerida. El proceso puede repetirse para un tercer valor de C como una
verificación. Estas curvas se llaman curvas de intersección. Se ha
considerado que D, O y C están en la misma línea recta.

43
Figura 22 - Curva de resistencia a tierra aplicable a sistemas de una gran área.
Figura 23 - Curvas de resistencia a tierra para una subestación.
PRUEBA EN UNA SUBESTACIÓN GRANDE
Las pruebas se realizaron en una subestación que cubre un área aproximada
de 300 pies x 250 pies. El sistema de tierra consiste de varias placas de tierra
y varillas unidas por cables de cobre. La línea de prueba sale de un punto en
el frente aproximadamente a la mitad a lo largo de un lado, y el electrodo de
corriente se colocó a distancias de 400, 600, 800 y 1000 pies del punto de
arranque. Las curvas de resistencia a tierra resultantes se muestran en la
figura 23. Las curvas de intersección están graficadas y el valor final de
resistencia se encuentra en la figura 24.
Es razonable esperar que este valor sea correcto dentro de un porcentaje
pequeño.

44
Figura 24 - Curvas de intersección para la figura 23. El centro del triángulo
formado por la intersección, figura 24, da la resistencia a tierra: 0146 ohms.
COMENTARIOS GENERALES
El propósito de este método es reducir la distancia a la sonda de corriente, y
esto parece haberse logrado, pero se deben notar algunos puntos adicionales.
Del trabajo que se ha hecho en el método, hay ciertos límites en la distancia
a la sonda de corriente. Para cumplir, si el sistema de tierra tiene la forma de
un cuadrado, la distancia mínima a la sonda de corriente no debe ser menor
que el lado del cuadrado. Por otra parte, la distancia máxima no debe ser
demasiado grande, si lo es, la curva resultante es muy plana, y el punto de
intersección se vuelve indefinido. Otra vez, para un sistema cuadrado, esta
distancia máxima no debe exceder el doble de lado del cuadrado. Para otras
formas del sistema de electrodos de tierra, es necesario analizar valores
mínimos y máximos adecuados para la distancia a la sonda de corriente.

45
14
Figura 25 - Localizaciones de la sonda de potencial para utilizar el Método de
Pendiente.
Apéndice III Medición de la resistencia
de sistemas de electrodos de tierra grandes14
Método de pendiente.
Se ha mostrado que la resistencia de tierra verdadera de un sistema de
electrodos se obtiene cuando la sonda de potencial temporal P se coloca a
una distancia del centro eléctrico del sistema igual al 61.8% de la distancia
del centro eléctrico a la sonda de corriente temporal.
Este principio se utiliza en la técnica llamada “curvas de intersección”
explicada en el Apéndice I. Resulta aparente que el método es de naturaleza
compleja y requiere ciertos cálculos de “prueba y error”.
Aquí se describe otra técnica. Es más fácil utilizar y ha probado dar
resultados satisfactorios, tanto en casos teóricos como prácticos, y cuando el
terreno no es homogéneo. Se llama Método de Pendiente.
Para el propósito de aplicar esta técnica en la práctica, el siguiente es un
procedimiento simplificado paso por paso.
Seleccione una varilla E conveniente a la que se pueda conectar el probador
de tierra. E es una de tantas varillas paralelas que forman el sistema complejo
de tierra.
1. Inserte la sonda de corriente a una distancia C desde E (la distancia C es
normalmente de 2 a 3 veces la dimensión máxima del sistema).
2. Inserte sondas de potencial a distancias iguales a 0.2C, 0.4C y 0.6C.
3. Mida la resistencia a tierra utilizando cada sonda de potencial a la vez.
Deje que esos valores de resistencia sean R1, R2, y R3 respectivamente.
4. Calcule el valor de R3
- R2
/R2
- R1
.
Este valor se llama m y representa el cambio de pendiente de la curva
Resistencia/Distancia.

46
5. Recurra a la tabla siguiente y encuentre los valores correspondientes de
PT
/C para µ.
7. Puesto que C ya se conoce, calcule PT
e inserte una sonda de potencial a
esta distancia de E. Mida la resistencia a tierra que debe ser la resistencia
verdadera.
8. Repita el proceso completo para una valor más grande de C. Si la
resistencia “verdadera” decrece apreciablemente cuando C aumenta, es
necesario aumentar C todavía más.
NOTA: Como con otras técnicas de prueba de tierra, es necesaria cierta
experimentación para tener la certidumbre si el resultado práctico es tan
exacto como la teoría parece indicar.
Una observación particular sobre el Método de Pendiente es que si el cálculo
de µ es mayor que el dado en la tabla, la distancia C debe aumentarse.

47
Tabla VII
Valores de PT
/C para varios valores de µ
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
0.61
0.62
0.63
0.64
0.65
0.66
0.67
0.68
0.69
0.70
0.71
0.72
0.73
0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
0.79
0.643
0.642
0.640
0.639
0.637
0.636
0.635
0.633
0.632
0.630
0.629
0.627
0.626
0.624
0.623
0.621
0.620
0.618
0.617
0.615
0.614
0.612
0.610
0.609
0.607
0.606
0.604
0.602
0.601
0.599
0.597
0.596
0.594
0.592
0.591
0.589
0.587
0.585
0.584
0.582
0.80
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
0.86
0.87
0.88
0.89
0.90
0.91
0.92
0.93
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1.00
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.09
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
1.18
1.19
0.580
0.579
0.577
0.575
0.573
0.571
0.569
0.567
0.566
0.564
0.562
0.560
0.558
0.556
0.554
0.552
0.550
0.548
0.546
0.544
0.542
0.539
0.537
0.535
0.533
0.531
0.528
0.526
0.524
0.522
0.519
0.517
0.514
0.512
0.509
0.507
0.504
0.502
0.499
0.497
1.20
1.21
1.22
1.23
1.24
1.25
1.26
1.27
1.28
1.29
1.30
1.31
1.32
1.33
1.34
1.35
1.36
1.37
1.38
1.39
1.40
1.41
1.42
1.43
1.44
1.45
1.46
1.47
1.48
1.49
1.50
1.51
1.52
1.53
1.54
1.55
1.56
1.57
1.58
1.59
0.494
0.491
0.488
0.486
0.483
0.480
0.477
0.474
0.471
0.468
0.465
0.462
0.458
0.455
0.452
0.448
0.445
0.441
0.438
0.434
0.431
0.427
0.423
0.418
0.414
0.410
0.406
0.401
0.397
0.393
0.389
0.384
0.379
0.374
0.369
0.364
0.358
0.352
0.347
0.341
µ PT
/C µ PT
/C µ PT
/C

48
B
A
P
E
Sistema de tierra de una
estacion de distribucion
Cerramiento
Puesto a
Tierra
Estacion de Distribucion
Apendice IV
Determinacion de Tacto y Potencial de Paso
El potencial de tacto es el termino dado a la diferencia potencial que una
persona podría experimentar a través de su cuerpo si ella estuviese por
ejemplo de pie sobre el terreno fuera de la cerca de perímetro de la tierra de
una subestacion y el toque de la cerca en el tiempo que una falla a la tierra
ocurra.
Para determinar este valor, un probador de tierra primero puede ser usado
para encontrar la resistencia del terreno. Esto es conectado como la
demostración en el (dbj. 26).
Fig. 26 - Método de empleo para la determinación de tacto y potencial de paso.
El terminal “C1” del probador de tierra es unido al sistema de base de la
subestacion “E” y el terminal “C2” es conectado al punto de corriente
“C”(establecido para pruebas de una distancia lejana.) El terminal “P1” es
unido a la estructura en prueba( por ejemplo, la cerca de perímetro la que la
persona podría tocar) y el terminal “P2” es unido a un punto potencial “P”
que es insertado en la tierra sobre 3 pies lejos del perímetro de la cerca
continua al punto de prueba sobre la cerca (esto es donde la persona podría
estar de pie.)
El probador de tierra es manejado del modo normal y una medida de
resistencia es hecha. Esta es la resistencia eficaz entre el punto de prueba
entre la cerca y el punto potencial visto por la corriente de prueba. Se debe
saber el valor máximo de la corriente que fluirá en la tierra cuando una falla
ocurra en la subestacion. La corriente de falla máxima tiene que ser
calculada de parámetros asociados con las posiciones de subestaciones
involucradas; esto no es necesariamente simple.

49
El eficaz de potencial máximo puede ser calculado dentro de un margen
razonable de exactitud (aproximadamente el 20%, dependiendo que
verdadero la medida de resistencia de tierra sea), multiplicando la corriente
de falla por la resistencia de la tierra.
El potencial de paso es obtenido de un modo similar. Esta es la diferencia
potencial que una persona experimentaría los pies si ellos caminaran el
terreno en el cual una corriente de falla haya existido.
El terminal “C1” y “C2” sobre el probador de tierra es unido como lo
descrito por la determinación del potencial de tacto. Los terminales “P1” y
“P2” son unidos en dos puntos potenciales establecidos para objetivos de
prueba. Las puntas son clavadas en la tierra en posiciones “A” y “B” (como
mostrado en el dibujo 26) a una distancia de 3ft (esto es, la longitud
aproximada del paso de una persona). Nota: “A” esta cercano a “E” y es
unido al terminal “P1”.
El probador de la tierra es manejado del modo normal y una medida de
resistencia es hecha. Esta es la resistencia eficaz entre “A” y “B” como visto
por la corriente de prueba. Otra vez, se debe saber el valor máximo de la
corriente que fluirá en la tierra en condiciones e falla en la subestacion.
El potencial de paso eficaz puede ser calculado multiplicando la corriente de
falla por la resistencia de la tierra, otra vez dentro de una exactitud razonable.

50
REFERENCIAS
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Sunde, D. Van Nostrand Co.
“Resistencias del terreno”, G. F. Tagg, George Newnes Limited, London
(1964).
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Institute.
“Guía de seguridad de puesta a tierra en subestaciones de corriente alterna”,
AIEE (IEEE) No. 80.
“Guía recomendada para medir resistencia a tierra y gradientes de potencial
en el terreno”, AIEE (IEEE) No. 81.
“Código de prueba maestro para medición de resistencia”, AIEE (IEEE) No.
550.
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tierra”, E. B. Curdts, AIEE (IEEE) Paper No. 58-106, Transactions, Vol. 77,
1958.
“Puesta a tierra de equipo”, Industrial Power Systems Data Book, General
Electric Co.
“Puesta a tierra efectiva de circuitos eléctricos”, J. R. Eaton, General Electric
Review, Junio, julio, agosto 1941 (Biddle Bulletin 25T2).
“Un método para medir la resistividad del terreno”, F. Wenner, Report No.
258, Bulletin of Bureau of Standars, Vol. 12, No. 3, 11 de octubre de 1915.
“Cálculo de resistencia a tierra”, H. B. Dwight, AIEE (IEEE) Transactions,
Vol. 55, 1936.
“Tierras de pararrayos”, H. M. Towne, General Electric Review, partes I, II,
III, Vol. 35, páginas 173, 215, 280, marzo, abril, mayo de 1932.
“Principios de puesta a tierra y consideraciones prácticas fundamentales de
corrientes de tierra”, R. Rudenberg AIEE (IEEE), Elect. Eng., enero de 1946,
también AIEE (IEEE) Publicación S2.
“Principios y prácticas que establecen la puesta a tierra”, C. H. Jensen,
también AIEE (IEEE) publicación S2.

51
“Tierras profundas”, C. H. Jensen, EEI, T&D Committee, mayo de 1951.
“Principios y prácticas de puesta a tierra - Electricidad estática en la
industria”, Beach, AIEE (IEEE) publicación S2.
“Corrosión de metales enterrados y protección catódica”, M. C. Miller,
Petroleum Engineer, marzo, abril, mayo, junio de 1944.
“Una experiencia con el Megger”, W. H. Simpson, Oil and Gas Journal.
“Conexiones a tierra para sistemas eléctricos”, O. S. Peters, U. S. National
Bureau of Standars, Technological Paper 108, 20 de junio de 1918 ( páginas
224 - fuera de prensa).
Principios y prácticas de puesta a tierra para asegurar tierras seguras y
confiables”, publicación de Copperweld Steel Co., Glassport, Pa.
“Nomograma que determina la resistencia de varillas de tierra”, L. E.
Whitehead, Electric Light & Power, diciembre de 1962.
“Medición de resistencia de un sistema de electrodos de tierra que cubre un
área grande”, Dr. G. Tagg; IEE Procedings, Vol. 116, marzo de 1969.
“Mediciones de la resistencia de sistemas grandes de electrodos de tierra por
el método de pendiente”, Dr. G. Tagg; IEE Procedings, Vol 117, noviembre
de 1970.

Aplicación Ejemplos Requerimientos Tipo de
de prueba de aplicación Resistividad de prueba instrumento Modelo No.
52
Guia de Selección del Probador de Tierra
Sistemas de alambrado
de tierra simples
Sistemas de tierra grandes
y complejos; interferencia
moderada de voltajes
de CA presentes
Sistemas de tierra grandes
más complejos;
interferencia extrema de
voltajes de CA presentes
Tierras de postes,
residencial
electrodos de tierra
múltiples, sistemas de
tierra de plantas
industriales, subestaciones
pequeñas
subestaciones grandes,
subestaciones de
interruptores
No
Si
Si
No se requiere gran
resolución
Se requiere exactitud más
alta y mayor resolución
Se requiere la mayor
exactitud y resolución
precisa
3 terminales
4 terminales
4 terminales alta
sensibilidad
DET62D
DET5/4D
DET5/4R
DET2/2
• Alta resolución, 1 mohm, ideal para sistemas de tierra
grandes
• Alta exactitud para electrodos de tierra y pruebas de
resistividad del terreno
• Voltaje de prueba 50 V máximo por seguridad
• Baterías recargables de larga vida y recarga rápida
• Un instrumento versátil y robusto con protección IP54
• Características de filtro y alta corriente para prueba de tierra
válida en situaciones difíciles
• Operación simple totalmente automática
• Medición de tres terminales para pruebas de electrodo de tierra
• Rechazo superior de ruido a 40 V
• Alta tolerancia a la resistencia con las varillas
• Cubierta a prueba de agua, protección IP54
• Operación simple, totalmente automática
• Selección de medición de tres o cuatro
terminales
• Rango automático de 10 Mohm a 20 kohm
• Pruebas a BS7671, BS7430, BS6651
y VDE0413
• Alta tolerancia a la resistencia de la varilla
• Tolerancia de ruido a 40 V
DET2/2
DET5/4
DET62D

4271 Bronze Way. • Dallas, TX 75237
GDTE Cover_spanish pdf ver. 8/30/01 9:01 AM Page 2

Medicion resistencia de tierra

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