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Métodos para la medida de resistencia eléctrica

Con el propósito de asegurar la fiabilidad permanente de los sistemas de puesta a tierra, se han publicado distintos estándares de ingeniería y normas que definen sus correspondientes técnicas de mantenimiento. Este artículo describe los métodos de medida de resistencia eléctrica: método selectivo, método de la medida sin picas y método bipolar.

Método selectivo

El método selectivo es una variante del método de caída del potencial y puede encontrarse en medidores de resistencia de tierra de gama alta. Los medidores que incluyen esta función pueden medir la resistencia de tierra en cualquier sistema sin desconectarlo de la instalación. Esto significa que no es necesario esperar a poder interrumpir el suministro de energía para realizar la prueba, ni someterse a los riesgos para la seguridad que supone desconectar el electrodo de un sistema bajo tensión.

Tanto el método de caída de potencial como el método selectivo utilizan picas para inyectar corriente y medir la caída de la tensión. Aplican las mismas reglas para la colocación de estas picas que en el método de la caída de potencial. Si se cumplen las condiciones para la regla del 62% es posible reducir el número de medidas. De lo contrario, se deberá trazar un gráfico de caída de potencial completo. Si la curva no está aplanada, se puede utilizar la técnica de la pendiente de Tagg. La principal diferencia con respecto al método de caída de potencial radica en que la comprobación selectiva permite medir de forma precisa la corriente en el electrodo.

Dado que la estructura metálica del edificio está en contacto con el terreno y que el conductor de neutro de la instalación generalmente también lo está (por ejemplo, en los sistemas TT), resulta imposible conocer qué parte de la corriente inyectada desde la pica de inyección de corriente retorna por el electrodo bajo prueba. La comprobación selectiva utiliza un transformador de corriente (pinza amperimétrica) de gran sensibilidad y precisión para medir la corriente de prueba en el electrodo que se desea comprobar, sin necesidad de desconectarlo de la instalación. El medidor selectivo emplea un filtro digital en la medida de corriente para reducir los efectos de las posibles corrientes fantasma. La figura 1 muestra la configuración de esta prueba.


Método de la medida sin picas

El método de la medida sin picas permite medir la impedancia del bucle de tierra de la instalación sin necesidad de desconectar su toma de tierra y sin utilizar ninguna pica auxiliar de medida. Para realizar la medida, el medidor utiliza un transformador especial (pinza de tensión) que genera una tensión en el conductor de tierra con una frecuencia de prueba especial. Además, usa un segundo transformador para medir la corriente resultante en el bucle de tierra específicamente a la frecuencia de la tensión de prueba.

Figura 1. Método selectivo.

Este método se incluye en algunos medidores de caída de potencial, así como en instrumentos con formato de pinza amperimétrica.

La figura 2 muestra la conexión de las pinzas de generación y de medida de un equipo Fluke 1623-2 o 1625-2. Cuando se comprueba el electrodo de conexión a tierra de una instalación TN-S con este método, en realidad se comprueba un lazo que incluye:

El electrodo que se quiere verificar

El conductor de tierra

El borne principal de tierra

El conductor PE de la alimentación

La conexión de neutro a tierra de la alimentación

El conductor de tierra de la alimentación

La toma de tierra de la alimentación

Dado que este método emplea la instalación de la alimentación (o suministro eléctrico) como parte del circuito, solo se puede utilizar una vez que el cableado está finalizado, es decir, no se puede utilizar antes del enganche al suministro de la instalación a verificar.

Figura 2. Conexión del equipo para una medida sin picas.

En este método, la pinza mide la resistencia total de todos los componentes anteriores, que están conectados en serie. Una lectura anormalmente elevada o una indicación de circuito abierto en el instrumento indica una conexión incorrecta entre dos o más de los componentes fundamentales mencionados con anterioridad.

En general, el método sin picas siempre requiere una ruta de baja impedancia en paralelo con el electrodo que se está comprobando. El electrodo de puesta a tierra de la mayoría de las instalaciones se encuentra en paralelo con muchos electrodos de puesta a tierra de la compañía eléctrica. Estos electrodos pueden ser, por ejemplo, electrodos de postes o torres eléctricas.

La impedancia de estos electrodos de puesta a tierra se combina por lo general en una impedancia muy baja. Así, por ejemplo, si hay 40 postes eléctricos en las proximidades de una instalación, cada uno de ellos con una puesta a tierra de 20 ohmios, y estás puestas a tierra están interconectadas en serie mediante un conductor, la resistencia equivalente de los 40 electrodos en paralelo es:

Puesto que medio ohmio es un valor pequeño en comparación con la resistencia esperada en la comprobación del electrodo de la instalación, se puede asumir que la mayor parte de la resistencia medida en el bucle se debe a la resistencia de dicha toma de tierra.

Pero también existen algunas dificultades potenciales en este método. Si la medida se realiza en el lugar incorrecto del sistema, se puede medir la resistencia de un lazo compuesto exclusivamente por conductores, por ejemplo, en el anillo que forman los conductores de protección con los del sistema de protección contra rayos. La resistencia eléctrica de este lazo conductor es muy baja, lo que nos puede poner alertar de que la medida no es correcta. En general, si el valor de las lecturas es inferior a 1 ohmio, se debe volver a repetir la comprobación para garantizar que no se está midiendo un lazo conductor cableado en lugar de la resistencia de la tierra.

También se pueden obtener lecturas bajas debido a la interacción con otros electrodos muy cercanos, con conductos enterrados, tuberías de agua, etc.

La calidad de la medida depende del número de rutas paralelas, que no interaccionen con el electrodo que se pretende medir. Si un edificio con sistema TN solo recibe suministro de un transformador con un único electrodo en su puesta a tierra, y no se puede asumir la existencia de varias rutas, la medida indicará la suma de las resistencias de las tomas de tierra del edificio y del transformador. Afortunadamente, las tomas de tierra de los transformadores de las compañías eléctricas suelen ser buenas, con lo que la medida de la resistencia del bucle vendrá determinada fundamentalmente por la resistencia de la toma del edificio. Si el valor de la resistencia del bucle cumple con los límites establecidos para la toma de tierra de la instalación, siempre estaremos en el lado seguro.

Figura 3. Método bipolar.

Método bipolar

El método bipolar utiliza un “electrodo auxiliar” cuya resistencia de toma de tierra se haya determinado a priori y se establezca como buena (de bajo valor óhmico). Un ejemplo de electrodo auxiliar puede ser una tubería de agua en los alrededores de la instalación, pero lo suficientemente alejada de la misma (ver figura 3). El medidor en este método simplemente mide la resistencia del circuito eléctrico formado por la toma de tierra del electrodo que se está comprobando, el electrodo auxiliar y los cables de medida. Si la resistencia de tierra del electrodo auxiliar es muy baja -lo que es probablemente cierto en tuberías de metal sin segmentos de plástico ni juntas aislantes-, y el efecto de los cables de medida es también pequeño, el valor óhmico del circuito eléctrico corresponderá fundamentalmente al de la resistencia de la toma de tierra del electrodo bajo prueba.

La resistencia de los cables de prueba se puede incluso descontar de la medida final. Para ello basta con medir su resistencia previamente cortocircuitándolos en sus extremos.

Aunque el método bipolar resulta cómodo de realizar, se deben extremar las precauciones, porque:

Una tubería de agua puede tener componentes de PVC, que aumentarían enormemente la resistencia de la tierra. En este caso, la lectura del método bipolar sería excesivamente elevada.

posible que el electrodo auxiliar no se encuentre fuera del área de influencia del electrodo que se está comprobando. En este caso, la lectura puede ser inferior a la real.

Debido a las incógnitas que implica, esta técnica se recomienda únicamente cuando el sistema de conexión a tierra y el electrodo auxiliar se conocen a la perfección.

Nota: Las tuberías no deben utilizarse como electrodo de toma de tierra en una instalación. Así lo expresan explícitamente algunas normas internacionales: “Las canalizaciones metálicas de otros servicios (agua, líquidos o gases inflamables, calefacción central, etc.) no deben ser utilizadas como tomas de tierra por razones de seguridad”.


Artículo gentileza de Intronica. www.intronica.com
Agosto 2017
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