ESQUEMAS DE MEDICION DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA by lpx20272

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									          ESQUEMAS DE MEDICION DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
             EN INSTALACIONES ELECTRICAS UBICADAS EN ZONAS
                   URBANAS ALTAMENTE CONGESTIONADAS

                                       Paulo M. De Oliveira D.
                                MATRIX Ingenieros Consultores, S.A.
                                   www.go.to/matrixconsultores
                                        Caracas, Venezuela
                                      pdeoliveira@cantv.net

Resumen:                                                   buena medida del cumplimiento de las siguientes
La medición de la resistencia de puesta a tierra de        condiciones:
electrodos asociados a instalaciones eléctricas
ubicadas en zonas altamente congestionadas se              •    La distancia de separación de las sondas de
realiza frecuentemente utilizando equipos del tipo              medición debe ser superior al área de influencia
autocontenido (meger, resistivimetro, etc.) en base a           del electrodo a medir.
metodologías universalmente aceptadas como el
método de los dos puntos, método de los tres puntos,       •    La utilización del criterio de colocación de la
caída de potencial, etc. No obstante, los resultados            sonda de potencial en 61.8% es aceptable solo
obtenidos pueden arrojar importantes errores debido             en suelos de comportamiento uniforme. La
a la interferencia electromagnética externa y/o a la            aplicación de dicho criterio a suelos de
presencia de obstáculos metálicos enterrados en el              comportamiento multiestratificado puede resultar
suelo. En este trabajo se presentan esquemas de                 erróneo, por lo cual se debe realizar el
medición de resistencia especiales, basados en                  levantamiento de la curva de potencial vs.
técnicas universales de medición que en base a la               distancia[2].
inyección de bajas corrientes, que permiten de forma
flexible y confiable realizar la auditoría de los          •    La      medición      utilizando    instrumento
sistemas de puesta a tierra de instalaciones eléctricas         autocontenido se debe realizar en terrenos
asociadas a estaciones de telecomunicaciones, pero              completamente descongestionados y no debe
que se pueden realizar a cualquier tipo de instalación          ser aplicado en electrodos instalados en áreas
en general.                                                     con presencia de tuberías enterradas, vigas
                                                                metálicas, placas de concreto, etc.
Palabras Clave: Método de Caída de Potencial,
Máximo Alza de Potencial.                                  La experiencia ha demostrado que prácticamente en
                                                           la totalidad de las mediciones de resistencia de
                                                           puesta a tierra de instalaciones eléctricas asociadas
                 I. INTRODUCCION                           a estaciones de telecomunicaciones se utiliza el
                                                           método de caída de potencial mediante instrumentos
La medición de la resistencia de electrodos de puesta      autocontenidos. Se ha observado también, que en
a tierra ha sido realizada y aceptada utilizando           muchos        casos,     dichas     estaciones      de
diversos métodos:                                          telecomunicaciones se encuentran ubicadas en el
                                                           casco urbano de las grandes ciudades con sus
•   Método de los dos puntos.                              antenas ubicadas en las azoteas de los edificios y
•   Método de los tres puntos.                             sus electrodos (generalmente del tipo químico) se
•   Método del radio.                                      encuentran instalados en los sótanos de los mismos.
•   Método de la caída de potencial.                       En estos casos las mediciones utilizando los
                                                           métodos      convencionales     presentan      errores
Todos ellos han sido ampliamente utilizados, pero          importantes, ya que en realidad se esta midiendo un
quizás el mas conocido sea el método de la caída de        cortocircuito de todos los obstáculos metálicos que
potencial y/o      de los tres (3) electrodos[1][4].       circundan el electrodo objeto de medición (tuberías,
Típicamente, las mediciones se realizan utilizando un      cabillas, vigas, etc.) con la sonda de inyección de
instrumento autocontenido de tres o cuatro                 corriente. obteniéndose resultados muy bajos y
terminales,    comúnmente       denominado      meger,     generalmente presentados como "aceptables".
telurímetro o resistivimetro, ya que el mismo también
puede ser utilizado para la medición de resistividades     La correcta medición de la resistencia de puesta a
de suelo. La validez de las mediciones de resistencia      tierra de instalaciones de telecomunicaciones
utilizando dichos instrumentos autocontenidos y en         ubicadas en edificaciones urbanas con alto grado de
base al método de la caída de potencial, dependen en       congestionamiento, debe realizarse mediante una
                                                           metodología más universal denominada Método
                                                          VI Congreso de Instalaciones Eléctricas CODELECTRA Octubre 2000
Especial de Caída de potencial o de inyección de                      extremo a un sistema de puesta a tierra
bajas corrientes[3] y cuyos principios son                            independiente considerado tierra remota o de
ampliamente utilizados en las mediciones de                           referencia, es decir; en sitios no perturbados por la
impedancia equivalente y resistencia de mallas de                     circulación de la corriente de prueba. La magnitud
tierra de subestaciones eléctricas.                                   del alza de potencial del sistema de tierra debe ser
                                                                      medida y supervisada continuamente con un
El objeto del presente trabajo es presentar tres                      voltímetro de precisión del tipo true-rms.
esquemas del método de inyección de bajas
corrientes, que permitan realizar la auditoría de los                 El esquema propuesto permite eliminar los efectos
sistemas de puesta a tierra de electrodos ubicados en                 de las corrientes y tensiones parásitas en 60Hz
áreas urbanas altamente congestionadas.                               inducidas en el circuito de medición debido a fuentes
                                                                      de ruido como transformadores, balastos, etc., Esto
                                                                      se logra, previendo el cambio de polaridad de la
      II. MEDICION DE RESISTENCIA                                     fuente del sistema mediante la utilización de un
    DE PUESTA A TIERRA MEDIANTE EL                                    dispositivo de conmutación. De los resultados de
 METODO DE INYECCION DE BAJA CORRIENTE                                corrientes y tensiones en ambas polaridades y
                                                                      valores parásitos es posible analíticamente y
Esquema A.                                                            fasorialmente determinar el verdadero Máximo Alza
                                                                      de Potencial (V) y la Resistencia de puesta a tierra
Este esquema permite la medición de la resistencia                    del electrodo libre de los efectos parásitos en 60Hz.
de un solo electrodo. En la figura No. 1 se observa el                El variac debe ser ajustado en ambas polaridades de
diagrama de conexión a utilizar.                                      modo que la corriente de prueba tenga la misma
                                                                      magnitud.

                                                                      A continuación se presenta la solución analítica del
                                                                      valor de Resistencia de puesta a tierra de una
                                                                      estación de telecomunicaciones:

                                                                      Donde:

                                                                                                          2            2
                                                                                                     V1        V2               2
                                                                                                                           Vp
                          Figura No. 1                                                                2            2
   Circuito de medición de resistencia de puesta a tierra mediante                  Relectrodo
               método de bajas corrientes Esquema A.                                                           I

El circuito de inyección de corriente se realiza                      V1:       Máximo Alza de Potencial en Polaridad Positiva (Volts)
                                                                      V2:       Máximo Alza de Potencial en Polaridad Negativa (Volts)
mediante uno o varios pares telefónicos en paralelo                   Vp:       Máximo Alza de Potencial Parásito (Volts)
de longitud adecuada, los cuales deben ser                            I:        Corriente de prueba (Amps)
conectados en un extremo al electrodo objeto de
medición y en el otro extremo a un sistema de puesta                  La representación fasorial del resultado obtenido
a tierra independiente de baja impedancia. La                         mediante la solución gráfica puede observarse en la
magnitud de la corriente de prueba debe ser medida y                  figura No. 2.
supervisada continuamente con un amperímetro de
precisión del tipo true-rms.

La fuente de alimentación consiste de un
autotransformador de voltaje variable (Variac), el cual
permite ajustar la tensión y/o corriente idónea para las
pruebas. La máxima tensión aplicada en ningún caso
debe exceder el nivel de aislamiento de los pares
telefónicos utilizados ni los límites de operación de la
fuente.

El circuito de medición de potencial se realiza
mediante uno o varios pares telefónicos de longitud                                              Figura No. 2
                                                                                   Solución gráfica y representación fasorial.
adecuada, los cual deben estar conectados en un
extremo al electrodo objeto de medición y en el otro
                                                                     VI Congreso de Instalaciones Eléctricas CODELECTRA Octubre 2000
Esquema B.

Este esquema es muy similar al presentado en el
esquema A, solo que permite la medición de la
medición simultánea de resistencias de puesta a
tierra de dos (2) electrodos distintos. En la figura No.
3 se observa el diagrama de conexión a utilizar.


                                                                                                Figura No. 4
                                                                         Circuito de medición de resistencia de puesta a tierra mediante
                                                                                     método de bajas corrientes Esquema C.

                                                                      Los valores de corriente y máximo alza de potencial
                                                                      de la componente fundamental nos permite
                                                                      determinar la resistencia de puesta a tierra del
                                                                      electrodo independientemente de la contaminación
                                                                      armónica.

                          Figura No. 3                                  III. AUDITORIA DE SISTEMAS DE PUESTA A
   Circuito de medición de resistencia de puesta a tierra mediante              TIERRA DE ESTACIONES DE
               método de bajas corrientes Esquema B.
                                                                       TELECOMUNICACIONES UBICADAS EN ZONAS
                                                                                        URBANAS.
Este esquema puede ser implementado en la
medición de dos estaciones de telecomunicaciones                      El principal obstáculo en la implementación de los
situadas en zonas urbanas y que se encuentren                         métodos de inyección de corriente radica en la
relativamente cerca entre si, implicando la instalación               complejidad de la logística de medición, sobre todo
de un circuito de potencial adicional. La metodología                 en los concerniente a la constitución de los circuitos
de obtención de las resistencias de puesta a tierra de                de corriente y potencial, lo cual se traduce en
cada una de las estaciones es similar al presentado                   elevados costos operativos en comparación con las
en el esquema anterior.                                               técnicas convencionales.
                                                                      La obtención de pares telefónicos muertos útiles
Esquema C.                                                            para este propósito, depende de la flexibilidad de las
                                                                      empresas telefónicas en suministrar los mismos. No
Este esquema debe ser implementado en electrodos                      obstante, es factible debido a la proximidad existente
asociados a equipos altamente sensitivos y expuestos                  entre las estaciones, establecer circuitos en base al
a gran contaminación armónica (hornos de arco,                        tendido de cable telefónico en forma superficial de
cargas no lineales, etc.). El esquema de conexión es                  modo que permita cumplir con los objetivos. Los
similar a los establecidos en los esquemas A y B                      costos se pueden reducir significativamente en la
anteriores, sin embargo se requiere la utilización de                 medida en que se establezcan esquemas
una fuente alterna de frecuencia variable en el rango                 matriciales, que permitan la auditoría de todas las
de los cientos de hertz. La corriente de prueba debe                  estaciones de telecomunicación ubicadas en un
ser registrada mediante un oscilioscopio digital de                   radio de alcance predeterminado. De esta es forma
modo que se pueda realizar un análisis de Fourier y                   es posible por ejemplo, medir de forma efectiva y
poder determinar la magnitud de la componente                         segura, la resistencia de puesta a tierra de varias
fundamental de la corriente inyectada.                                estaciones en un área de 300m2.
Los valores de Máximo Alza de Potencial respecto a                                        IV. CONCLUSIONES
tierra remota deberán ser registrados mediante un
oscilioscopio digital de modo que se pueda realizar un                Se han presentado tres esquemas de medición que
análisis de Fourier y poder determinar la magnitud de                 permiten la realización de la auditoria de sistemas
la componente fundamental de dicha variable. En la                    de puesta a tierra ubicados en zonas urbanas,
figura No. 4 se observa el diagrama de conexión a                     altamente congestionadas por obstáculos metálicos,
utilizar.                                                             afectadas por contaminación armónica y que no
                                                                      pueden ser auditados mediante las técnicas de
                                                                      medición utilizando instrumentos autocontenidos.


                                                                     VI Congreso de Instalaciones Eléctricas CODELECTRA Octubre 2000
                 V. REFERENCIAS

[1]     ANSI/IEEE Std. 81-1983 IEEE Guide for
        Measuring    Earth    Resistivity,  Ground
        Impedance, and Earth Surface Potentials of a
        Ground System.

[2]     F. Dawalibi, D. Mukhedkar, “Ground Electrode
        Resistance Measurements in Non Uniform
        Soils”, IEEE Trans. on PAS-92 Vol. 1, No. 3,
        July 1973 pp 762-767.

[3]     Joint Subcomitee on Development and
        Research, Edison Electric Institute and Bell
        Telephone System. Low Resistance Grounds.
        Eny. Rept. 31. June 1935.

[4]     P. Maninat, G. García, “Medición de
        resistividad de suelos y resistencia de puesta
        a tierra”, III Jornadas de Potencia, Mayo 1982
        Maracaibo.


                   VI. BIOGRAFIA

Paulo M. De Oliveira D. Nació en Caracas,
Venezuela en Enero de 1971. Recibe el Titulo de
Ingeniero Electricista en la Universidad Simón Bolívar,
Caracas en 1995. Actualmente cursa estudios de
Maestría en Ingeniería Eléctrica en la misma
universidad. Se desempeña como gerente de
proyectos de la empresa MATRIX INGENIEROS
CONSULTORES, S.A, en el área de inspección,
ingeniería básica y de detalle para la industria
petrolera y las diversas empresas de servicio eléctrico
y de telecomunicaciones establecidas en Venezuela.
Ha realizado labores de investigación el campo de los
sistemas de puesta a tierra y es miembro del comité
técnico CT-11 de CODELECTRA para la revisión del
Código Eléctrico Nacional COVENIN 200.




                                                          VI Congreso de Instalaciones Eléctricas CODELECTRA Octubre 2000

								
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