Establecer una buena red de
p.a.t. es de primordial importancia en cualquier instalación eléctrica por
razones de seguridad y resulta en ocasiones un imperativo para el correcto
funcionamiento de equipos.
Elegir el correcto emplazamiento
de un sistema de electrodos de tierra es algo a decidir en las primeras fases
del proyecto, de otro modo se corre el riesgo de precisar inversiones excesivas
para lograr una buena red y quizá hasta resulte imposible.
Para elegir un buen
emplazamiento y dimensionar la red se hace prioritaria la medida de la
resistividad del terreno en las inmediaciones de la futura instalación.
Resistividad
del terreno
El cuerpo principal de la tierra
puede ser considerado como un perfecto conductor de la electricidad y la
resistencia de este cuerpo es determinada por la resistividad de la capa
superior, es decir, el suelo.
El suelo en sí mismo es un buen
aislante y solamente llega a hacerse conductor (con pocas excepciones) en
presencia de agua en su seno. De otro lado también al agua desmineralizada es
un aislante y solamente es conductora cuando contiene sales solubles en ella.
El efecto del agua en la
resistividad del suelo dependerá de la cantidad de sales disueltas. También dependen
la resistividad del suelo de las condiciones climáticas, de su habilidad para
retener el agua, de su compactación, etc.
La resistividad del terreno, es
la resistencia de paso que presenta al paso de la corriente un cubo de terreno
de un metro de lado (figura 1).
Figura 1
La resistividad depende de los
siguientes factores:
Geología
Es el más influyente de todos
ellos, puesto que determina la composición del terreno.
En las tablas de valores,
indicadas a continuación, se muestran las resistividades de diferentes tipos de
terrenos.
Tablas de valores:
Humedad
Al ser la conducción un fenómeno
esencialmente electrolítico, la humedad facilita la disolución de las sales en
iones que se encargan de transmitir la corriente en el terreno.
Figura 2
Por lo tanto al aumentar la
humedad disminuye la resistividad, tal como se indica en la figura 2.
Temperatura
Al disminuir la temperatura
aumenta la resistividad; como consecuencia de la disminución de movilidad de
los iones (figura 3).
Figura 3
Composición química
El contenido de sales y
electrolitos facilita la creación de los iones que han de transportar la
energía eléctrica.
Figura 4
Por lo tanto al aumentar la
concentración de sales disminuye la resistividad (figura 4).
Resistividad
en un suelo homogéneo
Un suelo homogéneo facilita que
la resistividad del terreno tenga una distribución uniforme (figura 5).
Figura 5
Resistividad
en un suelo heterogéneo
Un suelo heterogéneo hace que la
resistividad del terreno no sea uniforme, lo cual suele ser lo más frecuente.
Figura 6
Determinar
el valor de la Resistividad
La resistividad no acostumbra a
ser uniforme, ya que es muy difícil que el terreno no tenga mezclas, y al no
saber los componentes químicos que contiene, la única forma de conocerla en
cada situación es medirla.
Al margen de otras
consideraciones, el instrumento de medida debe emplear para la misma alguna
forma de corriente alterna por dos razones:
- La aplicación de
corriente continua al agua con sales disueltas puede dar lugar a fenómenos
electrolíticos que confundirán el resultado.
- En el suelo a veces
están presentes corrientes parásitas particularmente en las inmediaciones de instalaciones
de potencia o ferroviarias, estas señales pueden afectar la medida.
Empleando corriente alterna en
la medida de una frecuencia determinada, puede sintonizarse la respuesta del
equipo de modo que resulte improbable la influencia externa.
Entre las formas de realizarlo
se pueden destacar dos:
1.- Método Wenner o de
las cuatro picas:
Este método
fue desarrollado por Frank Wenner y publicado en la Scientific Paper of the
Bureau of Standars nº 258 de 11 de Octubre de 1.915.
El método
establece el paso de corriente entre dos electrodos de corriente lineados en el
suelo, y mide la tensión presente, debida esta corriente, en otros dos
electrodos. Los cuatro electrodos están
igualmente espaciados con separación de "a" y en línea recta.
La
disposición habitual es con los dos electrodos de corriente en los extremos,
como se indica en la figura 7.
La
resistencia medida resultante (Rm) permite determinar la
resistividad (ρa) buscada por la fórmula simplificada: ρa
= 2πa·Rm
Otras disposiciones de los
electrodos permiten obtener (ρa) de acuerdo a la siguiente tabla:
Figura 7
2.- Método Schlumberger-Palmer o simétrico (figura
8):
Figura 8
Investigación
del suelo en capas inferiores.
El propósito de esta investigación
es conocer como varia la resistividad a medida que aumenta la profundidad.
El primer paso sería marcar el
punto del suelo bajo el cual se pretende investigar. Este punto será el punto medio de los cuatro
electrodos.
Seleccionamos un valor de
"a" y los cuatro electrodos hincados en el suelo en línea recta a
ambos lados del punto medio. Los electrodos se clavarán a una profundidad de 30
cm.
La resistencia medida permite
determinar «ρa» a la profundidad «h» (figuras 7 y 8). A continuación
incrementaremos el valor de «a» y repetiremos el ensayo a diferentes valores a
1, a 2, a 3, etc.
Con los valores de «ρa»
obtenidos a varias profundidades se confecciona un gráfico que determine la
variación de «ρa» función de «a».
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