Pruebas de sistemas de puesta a tierra: resistencia de tierra y resistividad del suelo es el conjunto de mediciones de campo que confirman que un sistema de puesta a tierra puede conducir y disipar corriente de falla y de rayo lo suficientemente rápido como para mantener seguras las tensiones de contacto y de paso y permitir que los dispositivos de protección actúen.
Cubre la resistencia del electrodo a tierra remota, la resistividad del suelo en el que se ubican los electrodos y la continuidad de la unión equipotencial que conecta los equipos entre sí.
Buenas cifras en papel no significan nada si las conexiones se han corroído o el nivel freático ha bajado, por lo que esta es una prueba periódica, no una comprobación única de puesta en servicio.
Un sistema de puesta a tierra realiza tres funciones: proporciona un camino de baja impedancia para que los dispositivos de sobrecorriente actúen ante una falla, mantiene las envolventes de los equipos próximas al potencial de tierra para que las personas no estén expuestas a tensiones peligrosas, y ofrece a las sobretensiones por rayo y por conmutación una ruta a tierra.
Las tres dependen de un valor de resistencia que los ingenieros no pueden ver. El suelo se seca, se congela o se altera por excavaciones; los electrodos y las abrazaderas enterradas se corroen; los puentes de unión se retiran durante el mantenimiento y no se vuelven a colocar.
La prueba es la única forma de conocer la condición tal como se encuentra. La práctica de referencia se recoge en IEEE Std 81 para la técnica de medición y en IEC 60364-6 para la verificación de la instalación.
La prueba de caída de potencial es el método de referencia para un electrodo único o un arreglo aislado. El electrodo bajo prueba se desconecta del sistema.
Se clava en el suelo una sonda de corriente (C) a una gran distancia, y una sonda de potencial (P) se desplaza entre ellas mientras el instrumento inyecta una corriente conocida y mide la tensión.
Trazar la resistencia en función de la posición de P muestra una meseta plana; la resistencia del electrodo se lee en la meseta, que para un suelo uniforme cae cerca del punto del 62 por ciento de la distancia C.
La sonda C debe situarse lo bastante lejos para que las zonas de influencia de resistencia del electrodo y de la sonda de corriente no se solapen, a menudo 30 a 50 metros o más para sistemas grandes. Este es el método más preciso, pero necesita espacio y acceso para las sondas.
Cuando un electrodo no puede desconectarse y forma parte de una red multiaterrizada (neutros de la compañía, telecomunicaciones, estructuras metálicas interconectadas del edificio), un comprobador de pinza es práctico.
La pinza induce una tensión en el lazo y mide la corriente resultante, proporcionando la resistencia del lazo, que está dominada por el electrodo bajo prueba cuando el resto de la red está formado por muchas trayectorias paralelas de baja resistencia.
Es rápido y no intrusivo y mantiene el sistema energizado, pero mide un lazo, no un valor verdadero electrodo-a-tierra, y puede inducir a error en un electrodo aislado. Úselo para cribado rutinario y el método de caída de potencial para cifras definitivas.
Cuando una lectura elevada apunta a un defecto en un cable enterrado en lugar del propio electrodo, combine la inspección con localización de fallas en cables para encontrar la avería.
La resistividad del suelo condiciona el diseño del electrodo antes de enterrar nada. El arreglo Wenner de cuatro picas utiliza cuatro picas igualmente espaciadas en línea con separación a. La corriente se inyecta por las picas exteriores y la tensión se mide entre las picas interiores. Cuando la profundidad de las picas es pequeña en relación con a, la resistividad aparente se simplifica a rho = 2 x pi x a x R, donde R es la resistencia medida. Repetir con separaciones crecientes sondea estratos más profundos, porque la separación a corresponde aproximadamente a la profundidad que se está promediando. La curva resultante de resistividad frente a profundidad indica al diseñador a qué profundidad hincar las varillas y si se necesita una malla, un pozo profundo o un electrodo químico.
| Prueba | Qué mide | Propósito principal |
|---|---|---|
| Caída de potencial (3 puntos) | Resistencia verdadera del electrodo a tierra remota | Valor definitivo de aceptación del electrodo |
| Lazo por pinza | Resistencia de lazo en una red multiaterrizada | Cribado rutinario rápido, sistema en tensión |
| Wenner de cuatro picas | Resistividad aparente del suelo vs profundidad | Entrada para el diseño de electrodos y mallas |
| Continuidad de unión equipotencial | Resistencia de puentes y conexiones | Confirmar la integridad de la unión equipotencial |
Los objetivos dependen de la instalación. NEC 250.53(A)(2) exige que un electrodo fabricado único (varilla, tubo o placa) que mida por encima de 25 ohmios sea complementado por un segundo electrodo.
La práctica IEEE 142 para sistemas industriales y comerciales más grandes suele fijar como objetivo 5 ohmios o menos, y los sitios sensibles o de alta corriente a menudo especifican de 1 a 5 ohmios.
Una resistencia menor significa una corriente de falla mayor para una tensión dada, una actuación más rápida de la protección y tensiones de contacto más bajas. También facilita una protección por fallas a tierra selectiva y correctamente escalonada.
Una baja resistencia de tierra mejora además el rendimiento de los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) instalados: tipos y coordinación , ya que la energía de la sobretensión sólo se desvía eficazmente hacia una tierra de baja impedancia.
La resistencia del electrodo es solo la mitad del panorama. La unión de equipos, los terminales principales de puesta a tierra y los puentes deben presentar una resistencia baja y estable para que toda la instalación permanezca a un mismo potencial durante una falla.
Un microohmímetro o un comprobador de unión que haga circular una corriente definida (comúnmente 10 A o más) verifica cada conexión. Terminales flojos, superficies de contacto pintadas y juntas corroídas aumentan la resistencia y son defectos frecuentes al encontrarlos.
Las pruebas de continuidad deben confirmar que el acero estructural, la armadura de los cables y las masas de los envolventes están realmente conectados, no solo asumidos.
Dado que el suelo y las conexiones cambian, las pruebas de puesta a tierra se repiten según un calendario, típicamente una vez al año para sitios críticos y tras cualquier obra eléctrica mayor o movimientos de tierra.
Analizar la tendencia de los resultados a lo largo del tiempo vale más que una sola lectura: una resistencia del electrodo que aumenta lentamente señala corrosión o sequedad del suelo antes de que se convierta en un peligro.
Registrar cada medición, la geometría de las sondas, el clima y la condición del suelo frente al activo en un CMMS mantiene el historial auditable. Reserve una demostración de Fabrico para ver cómo las pruebas de puesta a tierra, los intervalos y las tendencias pueden programarse y seguirse como tareas de mantenimiento recurrentes.
Comúnmente una vez al año para instalaciones críticas y de alto riesgo, y después de cualquier excavación, reemplazo de electrodos o modificación eléctrica mayor. Analice las tendencias de las lecturas para que un aumento gradual de la resistencia se detecte pronto en lugar de en la siguiente falla.
En un suelo uniforme la curva de resistencia entre el electrodo y la sonda de corriente se aplana donde las dos zonas de resistencia ya no se solapan, lo que ocurre cerca del 62 por ciento de la distancia a la sonda de corriente. Esa meseta proporciona la verdadera resistencia del electrodo; si no aparece una región plana, la sonda de corriente está demasiado cerca.
Depende del código y de la aplicación. NEC exige complementar un electrodo fabricado único si supera los 25 ohmios, mientras que la práctica IEEE para sistemas mayores suele fijar el objetivo en 5 ohmios o menos, con sitios sensibles especificando de 1 a 5 ohmios. Menor siempre es mejor para la velocidad de protección y las tensiones de contacto.
Sí, con un comprobador de pinza en una red multiaterrizada, que mide la resistencia del lazo mientras el sistema permanece en tensión. Para obtener un valor definitivo de un electrodo aislado, use el método de caída de potencial, que sí requiere la desconexión.
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