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METODO Y DETALLES PARA LA MEDICION DE LA RESISTENCIA DE

PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE LAS TENSIONES DE TOQUE Y

DE PASO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA



METODO Y DETALLES PARA LA MEDICION DE LA RESISTENCIA

DE PUESTA A TIERRA

Toda Subestación, antes de ser energizada, debe pasar por una inspección de

rutina para verificar ciertos parámetros eléctricos considerados, esencialmente,

para la seguridad del personal y equipos que conforman dicha subestación. En

este caso el parámetro a medir es la Resistencia de puesta a tierra de la malla de

tierra.

El Método clásico utilizado para la medición de la resistencia de puesta a tierra es

el principio de caída de potencial.

Precauciones de Seguridad durante las mediciones de Resistencia de Puesta

a Tierra

Para efectuar adecuadamente una medición de resistencia de tierra, tomando en

consideración la seguridad humana y la precisión en las mediciones, debe tomarse

en cuenta los siguientes puntos:

- La resistencia de tierra debe ser medida desconectando la malla de tierra de

todo el sistema eléctrico.

- Las mediciones no deben efectuarse bajo lluvias o neblinas densas.

- Para ejecutar las mediciones se deberá utilizar calzados y guantes de

seguridad.

- Durante las mediciones no debe tocarse ninguno de los electrodos.

- No dejar que personas o animales se acerquen al área de medida.



- Anticipadamente a las mediciones, verificar los equipos y accesorios de medida

y su contrastación, aislamiento, conducción y ajuste de conectores.

- Evitar la superposición de los circuitos de medida (I) y (V).

- Asegurar buen contacto entre los electrodos clavados y el suelo.

- Evitar paralelismo con líneas eléctricas aéreas y subterráneas.

- Evitar proximidad con objetos conductores de superficie y subterráneos.

- Evitar la influencia directa de los circuitos de Alta Tensión.

Equipos y materiales, a ser utilizados

01 Generador de 60 kW, 3 fases, 60 Hz, 220 V, adecuado para operar a una

altitud de 1000 msnm.

01 Fuente generadora de corriente alterna AC, 500 A, 2000 VA, adecuada para

operar a una altitud de 1000 msnm.

01 Multímetro digital (Voltímetro), con los siguientes rangos de operación:

Voltaje : 400 mV – 750 Vca

Corriente : 400 µA – 20 A

Resistencia : 400 Ohm – 40 Mohm

01 Pinza Amperimétrica (Multitester), con los siguientes rangos de operación:

Voltaje : 200 – 750 Vca

200 – 1000 Vcc

Corriente : 0 – 1000 A Aca

Resistencia : 200 Ohm – 2 kOhm.



Dos (02) electrodos y cables de conexión.

La forma de instalación de los equipos y materiales a ser utilizados se muestra

en la Figura N° 01.

Cálculos previos antes de la Medición de la Resistencia de Puesta a

Tierra

Antes de proceder a la medición de la resistencia de puesta a tierra, primero se

determinará el radio eléctrico equivalente de la malla (requiv) y seguidamente se

determinará la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1, C2).

Con ayuda de las dimensiones equivalentes de la red de puesta a tierra, las

mismas que son:

Largo equivalente (L) = 51 m

Ancho equivalente (A) = 35 m

Se calcula el área equivalente, que está dada por :

(S) = L x A = 1785 m².

Y luego el radio eléctrico equivalente de la malla, dado por:

(requiv) = (S/π) ½ = 24 m

Finalmente, se halla la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1,

C2), mediante la expresión:

d = 18 x requiv = 430 m



Procedimiento a ser desarrollado para la Medición de la Resistencia de

Puesta a Tierra

- Una vez determinada la distancia de aplicación del circuito de corriente

(C1, C2), se procede a dividir dicha distancia en 10 segmentos iguales (09

puntos), obteniéndose de esta manera el siguiente cuadro:

- Luego se procede a instalar el circuito tal y como se muestra en la Figura

N° 01, donde para la primera medición de la Resistencia, la ubicación del

electrodo “P2”, será a 43 m de “C1”, y así sucesivamente hasta la novena

medición (es decir a 387 m de “C1”), manteniendo constante, en todos

los casos, la ubicación de “C1” y “C2”, es decir a 0 m y a 430 m

respectivamente de “C1”.

FIGURA N° 01

Ubicaciones del electrodo P2, desde de C1 (m)

1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9°

0 43 86 129 172 215 258 301 344 387 430

Ubicación del Aterramiento

Principal"C1" (m)

Ubicación del electrodo "C2" (m)



Donde:

C1 : Sistema de aterramiento principal

C2 y P2 : Electrodos

A : Amperímetro digital

V : Voltímetro digital

� : Fuente de corriente alterna

- Una vez realizadas todas las conexiones y ubicados los instrumentos de

fuente y de medida, se procede a inyectar una corriente del orden de 10

A, entre el punto de la Red de puesta a tierra (C1) y otro situado a 430 m

de distancia (C2), circuito de corriente.

- Seguidamente al paso anterior se mide simultáneamente la corriente

inyectada en el suelo (Amp) y la tensión que se presenta entre la Red de

puesta a tierra (C1) y el electrodo de potencial (P2), circuito de tensión.

Este paso se repite para cada uno de los nueve (09) puntos.

- Luego, se procede a determinar la Resistencia de la malla (ohm) mediante

la relación directa, entre la tensión encontrada en el circuito de tensión (V)

y la corriente medida en el circuito de corriente (Amp).

- Se grafica los nueve puntos (R) vs (p), se alisa la curva mediante una

regresión matemática y luego se halla la respectiva Cónica o Función

Continua f(p).

- La curva cruza a su tangente (pendiente cero) en el punto de inflexión (PI),

en el que la concavidad cambia de sentido, f ’’(p) cambia de signo.



- Para localizar analíticamente (PI), se determina el valor en el eje de las

abscisas (p), en el que f ‘’(p) = 0, ó en el que f ’’(p) no está definida.

- La proyección del (PI), en el eje de las ordenadas, da el resultado esperado

(RT) exacto.

- En forma gráfica, se entra en el eje de las abscisas con p = 62% de d, (d:

distancia entre electrodos de corriente), se intercepta la curva y al

proyectar dicho punto en el eje de las ordenadas, se halla la (RT)

aproximada.

Finalmente, la (RT) exacta, deberá ser menor o igual a un (01) ohm.

R

p

TangentePIR

R

R

(Ohms)

(m)



METODO Y DETALLES PARA LA MEDICION DE LAS TENSIONES

DE TOQUE Y DE PASO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA

Toda Subestación, antes de ser energizada debe pasar por una inspección de

rutina para verificar ciertos parámetros eléctricos, considerados esencialmente para

la seguridad del personal y equipos que conforman dicha subestación. En este caso

los parámetros a medir son las tensiones de toque y de paso presentes en la malla

de tierra.

Las tensiones de toque y de paso son los gradientes de tensión que aparecen

súbitamente ante la presencia de una gran cantidad de corriente que se dispersa

en el suelo, dichos gradientes pueden ser peligrosos para las personas y los

equipos, siendo su verificación necesaria.

El Método clásico utilizado para la medición de las tensiones de toque y de paso se

basa en el principio de caída de potencial.

Precauciones de Seguridad, durante las Mediciones de las Tensiones de

Toque y de Paso

Para efectuar adecuadamente las mediciones, tanto de las tensiones de toque y de

paso, tomando en consideración la seguridad humana y la precisión en las

mediciones debe tomarse en cuenta los siguientes puntos:

- Las mediciones serán realizadas aislando la red de tierra de todo el sistema

eléctrico.



- Las mediciones no deben efectuarse bajo lluvias ó neblinas densas.

- Para ejecutar las mediciones se utilizarán calzados y guantes de seguridad.

- Durante las mediciones no debe tocarse ninguno de los electrodos.

- No dejar que personas o animales se acerquen al área de medida.

- Anticipadamente a las mediciones verificar los equipos y accesorios de

medida, tanto la contrastación, aislamiento, conducción y ajuste de

conectores.

- Evitar la superposición de los circuitos de medida (I) y (V).

- Asegurar buen contacto entre los electrodos clavados y el suelo.

- Evitar paralelismo con líneas eléctricas aéreas y subterráneas.

- Evitar proximidad con objetos conductores de superficie y subterráneos.

- Evitar la influencia directa de los circuitos de Alta Tensión.

Equipos y materiales, a ser utilizados

01 Generador de 60 kW, 3 fases, 60 Hz, 220 V, adecuado para operar a una


01 Fuente de corriente alterna CA, 500 A, 2000 VA, adecuada para operar a una


01 Multímetro digital (Voltímetro) con los siguientes rangos de operación:

Voltaje : 400 mV – 750 Vca

Corriente : 400 µA – 20 A

Resistencia : 400 Ohm – 40 Mohm.



01 Pinza Amperimétrica (Multitester) con los siguientes rangos de operación:

Voltaje : 200 – 750 V AC

200 – 1000 V DC

Corriente : 0 – 1000 A AC

Resistencia : 200 Ohm – 2 kOhm.

01 electrodo, cocodrilos y cables de conexión.

La forma de instalación de los equipos y materiales a ser utilizados se muestran en

las Figuras N° 02 y 03.

Cálculos previos, antes de las Mediciones de las Tensiones de toque y de

paso

Antes de proceder a las mediciones de las tensiones de toque y de paso, primero

se determinará el radio eléctrico equivalente de la malla (requiv) y seguidamente

determinaremos la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1, C2)

Con ayuda de las dimensiones equivalentes de la red de puesta a tierra, las mismas

que son:

Largo equivalente (L) = 51 m

Ancho equivalente (A) = 35 m

Se determinará el área equivalente, la misma que esta dada por:

(S) = Lx A = 1785 m².



Luego, el radio eléctrico equivalente de la malla, dado por :

(requiv) = (S/π) ½ = 24 m

Finalmente, se calcula la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1, C2),

mediante la expresión :

d = 18 x requiv = 430 m

Procedimiento a ser desarrollado para las Mediciones de las Tensiones de

Paso

Este procedimiento se basa en el principio de la caída de potencial, según el

esquema de conexión que corresponde a las dimensiones de la Red de Puesta a

Tierra de la Sub-estación.

Para instalar las placas de cobre se recomienda los siguientes pasos:

- Se colocan las dos placas de cobre de 0.20 x 0.10 m y 5 mm de espesor,

cargadas con unos 35 kg cada una, separadas 1 m entre sus ejes

longitudinales. Se recomienda el uso de listones de madera interpuestos entre

las placas y una carga única de 70 kg.

- Las placas tendrán que estar provistas en su cara superior por un conector con

el objetivo de realizar la conexión de estas y el aparato de medida.

- Las placas se situarán con la cara metálica apoyada sobre el suelo donde se

desea realizar las mediciones.



- Previo a las mediciones de la tensión de paso (V) entre las dos placas se deberá

adaptar una resistencia de 1 kohm en paralelo con el voltímetro electrónico

digital de alta Resistencia interna (mínimo 10 Mohm), tal como se muestra en

la Figura N° 02.

- Con ayuda de la fuente de corriente alterna se inyecta una corriente del orden

de 10 A y seguido a esto se mide simultáneamente la corriente inyectada en el

suelo (Amp) y la tensión que se presenta entre los puntos P1 y P2 (V).

- Esta medición se repite en todos los puntos señalados en la Figura N° 01. Se

recomienda una serie de 20 mediciones, tanto en el eje longitudinal como en el

eje transversal.

- Luego, los valores de las tensiones de paso reales se obtendrán multiplicando

los valores de prueba medidos por la relación (k) obtenida entre la intensidad

de cortocircuito de diseño y la intensidad medida.

- Finalmente, el valor de tensión de paso será el mayor valor de las mediciones

realizadas previamente corregidas por el factor (k), el mismo que deberá ser

menor que el valor obtenido en el desarrollo del proyecto.



Procedimiento a ser desarrollado para las Mediciones de las Tensiones de

Toque

Este procedimiento se basa en el principio de la caída de potencial, según el

esquema de conexión que corresponde a las dimensiones de la Red de Puesta a

Tierra de la Sub-estación y se utiliza el mismo equipo que se empleó en las

mediciones de las tensiones de paso.

Previamente a las medidas se deberá ubicar el electrodo auxiliar C2 a una distancia

de 358 m del pozo de tierra de la malla (C1) y se realizarán todas las conexiones

necesarias (P1 y P2). Se ubicarán los instrumentos de fuente y medida así como las

placas de cobre, tal como se muestra en la Figura N° 03.

Para instalar las placas de cobre se recomienda los siguientes pasos:

- Se sitúan las dos placas de cobre lo mas cerca posible y punteadas, ubicadas a

1 m de la base de algún pórtico ó alguna estructura soporte de uno de los

equipos ubicados en el patio de llaves, dichas placas deberán estar cargadas

con 35 kg cada una y el punto en la estructura estará situado a 1.5 m de

altura; se recomienda el uso de listones de madera interpuestos entre las placas

y una carga única de 70 kg, tal como se muestra en la Figura N° 03.

- Las placas de cobre tendrán que estar provistas en su cara superior por un

conector con el objetivo de realizar la conexión de estas y el aparato de

medida.

- Las placas se situarán con la cara metálica apoyada sobre el suelo donde se

desea realizar las mediciones.



- Previo a las mediciones de la tensión de toque (V) entre las placas y la

estructura soporte se deberá adaptar una resistencia de 1 kohm en paralelo

con el voltímetro electrónico digital de alta Resistencia interna (mínimo 10

Mohm), tal como se muestra en la Figura N° 03.

- Con ayuda de la fuente de corriente alterna se inyecta una corriente del orden

de 10 A y seguido a esto se mide simultáneamente la corriente inyectada en el

suelo (Amp) y la tensión que se presenta entre los puntos P1 y P2 (V).

- Esta medición se repite en todos los puntos en los que se requiere comprobar

la tensión de toque.

- Luego, los valores de las tensiones de toque reales se obtendrán multiplicando

los valores de prueba medidos por la relación (k) obtenida entre la intensidad

de cortocircuito de diseño y la intensidad medida.

- Finalmente, el valor de la tensión de toque será el mayor valor de las

mediciones realizadas previamente corregidas por el factor (k), el mismo que

deberá ser menor del valor obtenido en el desarrollo del proyecto.

A continuación, se muestran las planillas de registro de mediciones, tanto

para las tensiones de paso como de toque.



DISEÑO DE LA PUESTA A TIERRA DE LA SUB-ESTACIONPLANILLA DE REGISTRO DE MEDICIONES

TENSION DE PASO

1. CLIENTE : 2. FECHA : ………………

3. CONTRATISTA : …………………………………………..

4. PERSONAL A CARGO : CARGO FIRMA

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

5° EQUIPOS UTILZADOS :

Generador Eléctrico Fuente de Corriente

Descripción : ……………… kW ……………… V Descripción : ………………Amp. ……………… VA ……………… # fases ……………… Hz Marca : ………………

Marca : ……………… Modelo : ………………

Modelo : ……………… N° de serie : ………………

N° de serie : ………………

Amperímetro digital Voltímetro digital

Descripción : ……………… Descripción : ………………

Marca : ……………… Marca : ………………

Modelo : ……………… Modelo : ………………

N° de serie : ……………… N° de serie : ………………

: Rangos de :

Tensión : …….. V - …….. V ac

: …….. V - …….. V dc Tensión : …….. mV - …….. Vac Corriente : …….. A - …….. A Corriente : …….. µA - …….. A Resist. : …….. Ohm - …….. kohm Resist. : …….. Ohm - …….. Mohm

6 DESCRIPCION DE LAS MEDICIONES :

Se aplica el principio de caída de potencial según el esquema de conexión (Figura N° 02), que corresponde a lasdimensiones de la red de Puesta a Tierra. Una fuente inyecta una corriente entre un punto de la Red de puesta atierra y otro punto distante a 430 m. Simultáneamente se mide la tensión de paso entre dos puntos del suelo sobrela red de puesta a tierra, siguiendo primero un eje longitudinal y luego un eje transversal (Figura N° 01).

7 PARAMETROS DE MEDICION :

Fuente de corriente ( I ) = 10 Amp (Aplicada a todas las mediciones) h = Icc / Ip ; donde Icc : Corriente de cortocircuito en la Subestación (kA)

Ip : Corriente medida (Amp)




TENSION DE PASO

8. VALORES MEDIDOS EN EL EJE LONGITUDINAL:

Punto Punto

1 21

2 22

3 23

4 24

5 25

6 26

7 27

8 28

9 29

10 30

11 31

12 32

13 33

14 34

15 35

16 36

17 37

18 38

19 39

20 40

9. COMENTARIOS : …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………..

Tensión Paso Resultante

V = k x Vp (V)

TensiónmedidaVp (mV)

I medidaIp (A)

Tensión medida Vp (mV)

I medidaIp (A)

Tensión PasoResultante

V = k x Vp (V)




TENSION DE PASO

10. VALORES MEDIDOS EN EL EJE TRANSVERSAL :

Punto Punto

1 17

2 18

3 19

4 20

5 21

6 22

7 23

8 24

9 25

10 26

11 27

12 28

13 29

14 30

15 31

16 32

11. COMENTARIOS : …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………..


Tensión Paso Resultante

V = k x Vp (V) I medida

Ip (A) Tensión medida Vp (mV)

Tensión PasoResultante

V = k x Vp (V)

I medidaIp (A)




TENSION DE TOQUE

1. CLIENTE : 2. FECHA : ………………

3. CONTRATISTA : …………………………………………..

etc PERSONAL A CARGO : CARGO FIRMA

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

……………………………………………….. …………………………………….. ………………….

5. EQUIPOS UTILZADOS :

Generador Eléctrico Fuente de Corriente

Descripción : ……………… kW ……………… V Descripción : ………………Amp. ……………… VA ……………… # fases ……………… Hz Marca : ………………

Marca : ……………… Modelo : ………………

Modelo : ……………… N° de serie : ………………

N° de serie : ………………

Amperímetro digital Voltímetro digital

Descripción : ……………… Descripción : ………………

Marca : ……………… Marca : ………………

Modelo : ……………… Modelo : ………………

N° de serie : ……………… N° de serie : ………………

: Rangos de :

Voltaje : …….. V - …….. V ac

: …….. V - …….. V dc Voltaje : …….. mV - …….. Vac Corriente : …….. A - …….. A Corriente : …….. µA - …….. A Resist. : …….. Ohm - …….. kohm Resist. : …….. Ohm - …….. Mohm

6. DESCRIPCION DE LAS MEDICIONES :

Se aplica el principio de caída de potencial según el esquema de conexión (Figura N° 03), que corresponde a lasdimensiones de la red de Puesta a Tierra. Una fuente inyecta una corriente entre un punto de la Red de puesta atierra y otro punto distante a 430 m. Simultáneamente se mide la tensión de toque entre un punto ubicado en unaestructura metálica y el otro en el suelo, a un metro del punto anterior.

7. PARAMETROS DE MEDICION :

Fuente de corriente ( I ) = 10 Amp (Aplicado a todas las mediciones)k r = Icc / Ip ; donde Icc : Corriente de cortocircuito en la Subestación (kA)

Ip : Corriente medida (Amp)




TENSION DE TOQUE

8. VALORES MEDIDOS EN LOS ELEMENTOS METALICOS QUE CONFORMAN EL PATIO DE LLAVES

Punto

PATIO DE LLAVES

1 Pórtico de Llegada, columna N° 01

2 Pórtico de Llegada, columna N° 02

3 Seccionador de Línea 4 Transformador Combinado

5 Interruptor de Potencia 6 Transformador de Potencia

7 Puerta metálica ingreso principal

8 Cerco metálico perimétrico 9

10 11 12 13 14

9. COMENTARIOS : …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………..

DESCRIPCIONTensión Toque

Resultante V = k x Vp (V)

I medidaIp (A)


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