Este documento describe la importancia de un buen sistema de puesta a tierra y diferentes métodos para medir la resistividad del suelo y evaluar los sistemas de puesta a tierra. Explica que la puesta a tierra mantiene la seguridad, el desempeño de equipos y la operación de protecciones. Luego detalla varios métodos comunes para medir la resistividad del suelo como el método de Wenner, de la pendiente y selectivo con pinza.

1. Un buen sistema de puesta a tierra es necesario para mantener buenos
niveles de seguridad del personal, operación de los equipos y
desempeño
de
los
mismos.
En sistemas de potencia la puesta a tierra mantiene la referencia
necesaria. La forma en que el sistema se conecta a tierra puede tener
un gran efecto en la magnitud de los voltajes de línea a tierra que
deben ser mantenidos en condiciones normales y bajo condiciones
transitorias. En sistemas no puestos a tierra, algunas tensiones pueden
provocar fallas en el aislamiento de los equipos y sistemas. La puesta a
tierra del neutro del sistema permite la operación de sistemas de
protección basados en la detección de corrientes que circulan por la
misma,
despejándose
así
el
circuito
bajo
falla.
La puesta a tierra de los equipos se refiere a la conexión intencional de
las carcasas, bastidores o estructuras metálicas no portadores o
transmisores de corriente de los mismos, para lograr los siguientes
propósitos:

2. Mantener una diferencia de voltaje baja entre las diferentes
estructuras metálicas con lo que se busca resguardar al personal
de cualquier choque eléctrico. En el momento de una falla de
un elemento energizado a un bastidor, por ejemplo, el voltaje
de dicho bastidor tiende a igualarse al del conductor
energizado, si el primero no está debidamente conectado a
tierra; constituyendo un serio peligro para el personal del área.
Por supuesto, esto debe combinarse con buenos relés de
protección
de
falla
a
tierra.
Contribuir a un mejor desempeño de los sistemas de protección.
Evitar incendios provocados por materiales volátiles o la
combustión de gases al proveer un camino efectivo y seguro
para las circulación de corrientes de falla y descargas
atmosféricas y estáticas y así eliminar los arcos y elevadas
temperaturas en los equipos eléctricos, que pueden provocar
tales
incendios.

3. Buen desempeño de equipos. En los sistemas o redes de
computación una buena puesta a tierra no sólo mantiene la
seguridad del personal y provee de un camino de baja
impedancia para las corrientes de falla, sino que también
mantiene el mismo nivel de potencial de tierra en todas las
unidades del sistema, si estas están conectadas entre sí a tierra
al mismo tiempo. Si se tienen varios sistemas de alimentación
en AC, cada uno con su tierra separada se puede producir ruido
en el sistema de tierra conectado a las computadoras. En este
caso se utiliza una malla de referencia de señales para igualar el
voltaje en un mayor rango de frecuencia. Las carcazas de las
computadoras se conectarán a esta malla y a la barra de tierra
del sistema. La malla se conectará también a la barra de tierra
principal.
Estas son, entre otras, las razones de la necesidad de un buen
sistema de puesta a tierra, así como de su mantenimiento.

4. Las puestas a tierra de la mayoría de las instalaciones
eléctricas
cumplen
con
tres
propósitos
básicos:
Limitan la tensión que, con respecto a tierra, puedan presentar
en un momento dado las masas metálicas de la instalación
(protección frente a contactos indirectos). Para ello, derivan a
tierra
las
correspondientes
corrientes
de
defecto.
Proveen una ruta segura de circulación a tierra de las eventuales
descargas atmosféricas, y de las corrientes de fuga de los
receptores
electrónicos.
Ofrecen una tensión nula de referencia para los receptores
electrónicos de la propia instalación, así como para las señales
de datos que sirven para comunicar los equipos informáticos.

5. Arreglos
o
tipos
de
sistema
de
puesta
a
tierra
Existen dos tipos de sistemas de puesta a tierra; simples y
complejos. Los simples consisten en un electrodo aislado
enterrado. Este sistema es el más utilizado y se puede encontrar
en sitios residenciales. Los sistemas complejos consisten en un
conjunto de electrodos interconectados, mallas, platos de tierra
y lazos o anillos de tierra. Estos últimos son instalados
normalmente en subestaciones, oficinas centrales y centros de
telecomunicaciones.
En la Figura se pueden ver algunos ejemplos de estos sistemas
de puesta a tierra.

6. n la Figura 3 se pueden ver algunos ejemplos de estos sistemas de puest
rra.
Figura 3: Electrodos de Puesta a tierra [8]. A) Barra o jabalina; b) Arreglo de electrodos en

7. Método de los cuatro electrodos
Este método fue desarrollado por Frank Wenner del US Bureau Of Standards en
o método deEarth Resistivity; Bull, National Bureau
Wenner
1915 (F. Wenner, A Method of Measuring
3.1. Método de los cuatro electrodos o método de Wenner
of Standards, Bull 12(4) 258, s 478-496; 1915/16).
(a)
(b)
Figura 4: (a) Megger e instalación de Electrodos [8] ; (b) Funcionamiento del Método Wenner.

8. a, y a una misma profundidad, b. Las
En electrodos y del contacto de
describe
entre las Figuras (a) y (b) sedeben ser gráficamente el método de est
Wenner. Estos electrodos
colocados en línea recta a
una misma distancia entre ellos, a, a una misma profundidad,
exceder un décimo dey la distancia a.
b. Las mediciones dependerán de la distancia entre electrodos y
del contacto de estos con la tierra. La distancia b no debe
exceder
un
décimo
de
la
distancia
a.
El método consiste en inyectar una c
El método consiste en inyectar una corriente conocida por
prueba C1 y C2.y Entrelos electrodos de prueba los de
los electrodos
electrodos de prueba C1 C2. Entre
P1
y P2 se resultante
potencial inyección
potencial mide la diferencia dede la resultante de la de
inyección de corriente anterior. Con estos datos se puede
puede calcular y el valor de la resistividad del terreno, a valo
calcular la resistencia la resistencia y el
una profundidad,
profundidad, b, será:
b, será:
• 2• A * R si b << a
=
*

9. Como los resultados de la medición son normalmente afectados por materiales
metálicos enterrados, se recomienda realizar la medición varias veces
cambiando el eje de los electrodos unos 90°. Cambiando la profundidad y
distancia de los electrodos se puede tener un valor de resistividad más
aproximado al real y con ello un mejor diseño del sistema de puesta a tierra a
construir.
La medición de la resistividad del suelo es comúnmente distorsionada por la
existencia de corrientes de tierra y sus armónicas. Para corregir esto, muchos
equipos tienen un sistema de control de frecuencia que permite seleccionar la
frecuencia de medición con la menor cantidad de ruido y así obtener una
medición clara.

10. Método
de
la
pendiente
Este método es más utilizado para sistemas de puesta a tierra
grandes o cuando la posición del centro de la puesta a tierra no es
conocido y es inaccesible (por ejemplo; el sistema esta por debajo
del suelo de un edificio). También puede ser utilizado cuando el
área para colocar los electrodos de prueba está restringida o es
inaccesible. También se utiliza cuando otros métodos dan
resultados poco razonables y es, en general, más preciso.
La forma de conexión del equipo de medición es como en
método de caída de potencial, con la diferencia de que se hace
barrido más completo con el electrodo de potencial, entre
electrodo de puesta a tierra bajo estudio y el electrodo
corriente.
el
un
el
de
Se realiza una medición de resistencia en cada posición del
electrodo de potencial y los resultados se grafican (resistencia en
función de la distancia del electrodo de potencial). En la Grafica 1
se ilustra un ejemplo a manera de ilustración.

12. En la Gráfica 1 EC es la distancia total, en línea recta, entre el
electrodo de puesta a tierra bajo estudio y el electrodo de
corriente. Se realizan al menos unas seis medidas. Al observar la
gráfica resultante se puede descartar o ignorar cualquier punto
considerado absurdo. De la gráfica se puede tomar el valor de
resistencia para 0,2EC; 0,4EC y 0,6EC por ejemplo. Estos valores
se llamaran R1, R2 y R3 respectivamente y con ello se calcula el
coeficiente
de
la
pendiente,
μ,
como
sigue:
μ
=
(R3-R2)
/
(R2-R1)
Que es una medida del cambio de la pendiente de la curva de
resistencia del electrodo de puesta a tierra bajo estudio.
Se tienen las tablas de para obtener el valor de Pt / EC para el
valor de μ obtenido. Pt es la distancia al electrodo de potencial
en la cual la resistencia real sería medida. Simplemente se
multiplica el valor Pt / EC de la tabla por la distancia EC para
obtener Pt.

13. De la curva realizada anteriormente se obtiene el valor de
resistencia para la distancia Pt obtenida de la tabla y ésta será
el valor de resistencia del electrodo de puesta a tierra del
sistema
bajo
estudio.
Si el valor de μ obtenido no está en la tabla, el electrodo de
corriente se debe colocar más lejos del electrodo de puesta a
tierra.
Si es necesario, posteriores mediciones se pueden obtener
variando la distancia EC o variando la dirección de la línea recta
en la que se colocan los electrodos de prueba. De los resultados
obtenidos de resistencia para varios valores de EC se puede
realizar una gráfica como la Gráfica 2 mostrada a continuación:

14. En la Gráfica 2 se observa como la resistencia del electrodo bajo prueba
decrece a medida que la distancia EC es aumentada. Las distancias de EC
escogidas en las pruebas 1 y 2 no fueron lo suficientemente grandes y las
escogidas en las pruebas 5 y 6 son preferibles ya que los valores de resistencia
obtenidos en ellas varían poco.

15. Recomendaciones
En caso de realizar mediciones en áreas donde se encuentren
objetos metálicos enterrados (cabillas, tuberías, etc) se
requiere realizar mediciones ortogonales y la interpretación de
las gráficas resultantes, para poder eliminar así de la medición
la
influencia
de
estos
objetos
metálicos.
La presencia de líneas energizadas de alta tensión en las
cercanías del área donde se está llevando a cabo la medición,
afecta la calidad de la misma. Para evitar esta interferencia se
debe realizar la medición en una dirección perpendicular a la
línea de transmisión. Incluso, se pueden lograr resultados
satisfactorios abriendo los electrodos de potencial y corriente
unos
90°.
En caso de que el terreno este muy seco, es recomendable
humedecer los electrodos de los extremos especialmente (los de
corriente), para disminuir la resistencia del electrodo de tierra.

16. corriente unos 90° como se muestra en la Figura 11:
Figura 11: Electrodos de corriente y Potencial a 90° [3]

17. Método
Selectivo
con
uso
de
pinza
Algunos fabricantes proponen la utilización de transformadores
de corriente en forma de pinzas para realizar mediciones de
resistencia mediante métodos parecidos al de caída de
potencial.
Este método permite medir electrodos individuales en todos los
tipos de sistemas de puesta a tierra incluyendo mallas que son
comunes en subestaciones, torres de alto voltaje con cableado a
tierra e instalaciones comerciales con tierras múltiples.
Al medir el flujo de corriente a través de un electrodo usando
un transformador de corriente en forma de pinza, los efectos de
resistencias paralelas son eliminados del proceso de medición y
por tanto no afectan los resultados de la medición. Las reglas
para la colocación de los electrodos de prueba son las mismas
que las utilizadas en el método de caída de potencial. En la
Figura se muestra un dibujo del montaje requerido para aplicar
este método.

18. a un dibujo del montaje requerido para aplicar este método.
Figura 16: Método Selectivo [8]

19. Como se observa, el electrodo bajo prueba no tiene que desconectarse para
realizar la medición. El terminal X, C1 o E (dependiendo del fabricante) del
equipo se conecta aguas arriba de la pinza, pero aguas abajo de cualquier
conexión en paralelo de otro electrodo de puesta a tierra (interconexión de
tierra o metal del edificio o estructura). La pinza debe estar sobre el suelo, sin
ninguna interconexión aguas abajo de la misma. Al iniciar la medición se
obtendrá la medida de resistencia de ese camino individual a tierra. Este es el
valor de resistencia del electrodo en estudio en un sistema múltiple de puesta a
tierra. De esta forma se puede medir cada electrodo de puesta a tierra sin
necesidad de desconectar cada uno de ellos para realizar la medición.
Para verificar los resultados y asegurarse de que los electrodos de prueba están
fuera de las “esferas de influencia” de los demás electrodos se realiza una
nueva medición colocando el electrodo de voltaje, Y, P2 o S (dependiendo del
fabricante), un metro hacia el electrodo bajo prueba o el electrodo de
corriente. Si el valor de la resistencia permanece constante, las distancias entre
los electrodos es suficiente. Si el valor de la resistencia varía
considerablemente (30%), la distancia entre los electrodos debe ser aumentada
y se repite el proceso hasta que el valor de la resistencia permanece constante
al reubicar el electrodo de potencial y repetir la medición.
Algunos equipos disponen de un sistema de control automático de frecuencia
que selecciona la frecuencia de prueba con la menor cantidad de ruido y evita
que las corrientes de tierra y sus armónicos afecten la medición.

20. Variante
del
método
selectivo
con
el
uso
de
pinza
Una variante del método selectivo con el uso de pinza amperimétrica. Para ello
utiliza el método de la caída de potencial y un equipo de medición de puesta a
tierra que disponga de pinza capaz de medir en el rango de los microamperios.
Este procedimiento, como se ha mencionado antes, se utilizará cuando la tierra
en estudio está en paralelo con otro sistema de puesta a tierra. De estar aislada
la puesta a tierra bajo estudio no hace falta utilizar este método; bastaría el
método
e
caída
de
potencial.
En este método se instala el equipo para realizar una medición bajo el método
de caída de potencial y se obtiene una primera medición. Después se coloca el
amperímetro en dos lugares: 1) Alrededor del cable del circuito de corriente del
equipo de medición que va hasta el electrodo bajo estudio y 2) en algún lugar
por encima de la tierra bajo estudio y en el cableado que va hacia la fuente (el
conductor que viene de la entrada). Este esquema se muestra en la Figura. Así
se conoce la corriente total que entra a todo el sistema de puesta a tierra y la
porción que pasa por la tierra de la entrada o suministro eléctrico.
Posteriormente se toma la lectura de resistencia del equipo. Por ley de ohm se
calcula la caída de potencial debido al suelo. La diferencia entre las dos
mediciones de corriente representa la corriente que pasa por la puesta a tierra
bajo estudio. Con esta corriente y el voltaje calculado se obtiene la resistencia
de la puesta a tierra bajo estudio.