1. Profesora: Rosalba Siracusa

2. Un buen sistema de puesta a tierra es necesario para mantener
buenos niveles de seguridad del personal, operación de los equipos y
desempeño de los mismos.
En sistemas de potencia la puesta a tierra mantiene la referencia
necesaria. La forma en que el sistema se conecta a tierra puede tener
un gran efecto en la magnitud de los voltajes de línea a tierra que
deben ser mantenidos en condiciones normales y bajo condiciones
transitorias. En sistemas no puestos a tierra, algunas tensiones
pueden provocar fallas en el aislamiento de los equipos y sistemas. La
puesta a tierra del neutro del sistema permite la operación de sistemas
de protección basados en la detección de corrientes que circulan por
la misma, despejándose así el circuito bajo falla.

3. La puesta a tierra de los equipos se refiere a la
conexión intencional de las carcasas, bastidores o
estructuras metálicas no portadores o transmisores
de corriente de los mismos, para lograr los siguientes
propósitos:
Mantener una diferencia de voltaje baja entre las
diferentes estructuras metálicas con lo que se busca
resguardar al personal de cualquier choque eléctrico. En
el momento de una falla de un elemento energizado a un
bastidor, por ejemplo, el voltaje de dicho bastidor tiende a
igualarse al del conductor energizado, si el primero no
está debidamente conectado a tierra; constituyendo un
serio peligro para el personal del área. Por supuesto, esto
debe combinarse con buenos relés de protección de falla
a tierra.
Contribuir a un mejor desempeño de los sistemas de
protección.

4. Evitar incendios provocados por materiales volátiles o la
combustión de gases al proveer un camino efectivo y seguro para las
circulación de corrientes de falla y descargas atmosféricas y
estáticas y así eliminar los arcos y elevadas temperaturas en los
equipos eléctricos, que pueden provocar tales incendios.
Buen desempeño de equipos. En los sistemas o redes de
Computación una buena puesta a tierra no sólo mantiene la
seguridad del personal y provee de un camino de baja impedancia
para las corrientes de falla, sino que también mantiene el mismo
nivel de potencial de tierra en todas las unidades del sistema, si
estas están conectadas entre sí a tierra al mismo tiempo.

5. La resistencia de tierra de un electrodo esta compuesta de tres factores:
 • La resistencia del propio electrodo (metal)
 • La resistencia de contacto del electrodo con la tierra
 • La resistencia del suelo, desde la superficie del electrodo hacia afuera, en
 el espacio por donde circula la corriente, tierra circundante, desde el
 electrodo hacia el infinito.
 En siguiente figura se muestra un electrodo simple con su esfera de
influencia

6.  La resistencia del electrodo y su conexión es muy baja ya que los
electrodos son
 hechos de un material bastante conductivo y bajo en resistencia, como el
cobre.
 La resistencia de contacto del electrodo con la tierra es también bastante
baja si
 el electrodo está libre de pintura, grasa, etc, y el electrodo esta firmemente
 enterrado.
 En cuanto a la resistencia con la tierra circundante se tiene que ésta es la
que
 tiene mayor valor de las tres. El electrodo es rodeado por conos
concéntricos de
 un mismo espesor (como se observa en las figuras 1 y 2). Los conos más
 cercanos al electrodo tienen menor área y por tanto mayor resistencia.
Cada
 cono subsecuente posee mayor área y contribuyen con menor resistencia.
 Finalmente hay un punto donde la suma de los conos más lejanos no
implica un
 aumento apreciable en la resistencia total del electrodo de tierra.

7. Si consideramos un electrodo puntual en la superficie de un terreno
homogéneo de resistividad ρ (Figura 2), el potencial V1 a una distancia r1 del
mismo (debido a una corriente inyectada, I) será:
V1 = (ρ.I) / 2π ∗ 1 / r1
Y a otra distancia r2 > r1, el potencial será:
V2 = (ρ.I) / 2π ∗ 1 / r2
La resistencia entre ambas capas será:
R = (V1-V2) / Z = ρ ∗ (r1 –r2) / 2π ∗ r1 ∗ r2
Al diferir r1 y r2 una cantidad muy
pequeña, dr, se tiene:
R = ρ ∗ dr / 2π ∗ r∧2
De aquí se observa que la corriente I va atravesando sucesivamente capas o
conos cuyas resistencias decrecen con el cuadrado de la distancia. Por ello las
capas de mayor radio contribuyen poco en la resistencia total, que dependerá
esencialmente de las capas más próximas al electrodo.

8. Existen dos tipos de sistemas de puesta a tierra; simples y complejos. Los
simples consisten en un electrodo aislado enterrado. Este sistema es el
más utilizado y se puede encontrar en sitios residenciales. Los sistemas
complejos consisten en un conjunto de electrodos interconectados, mallas,
platos de tierra y lazos o anillos de tierra. Estos últimos son instalados
normalmente en subestaciones, oficinas centrales y centros de
telecomunicaciones. En la Figura 3 se pueden ver algunos ejemplos de
estos sistemas de puesta a tierra.
Figura 3: Electrodos de Puesta a
tierra.
A) Barra
b) Arreglo de electrodos en paralelo
c) Malla
d) Plato

9.  Este método fue desarrollado por Frank Wenner en 1915.
 En las Figuras 4 (a) y (b) se describe gráficamente el método de Wenner.
Estos electrodos deben ser colocados en línea recta a una misma distancia
entre ellos, a, y a una misma profundidad, b. Las mediciones dependerán
de la distancia entre electrodos y del contacto de estos con la tierra. La
distancia b no debe exceder un décimo de la distancia a.
 El método consiste en inyectar una corriente conocida por los electrodos de
prueba C1 y C2. Entre los electrodos de prueba P1 y P2 se mide la
diferencia de potencial resultante de la inyección de corriente anterior. Con
estos datos se puede calcular la resistencia y el valor de la resistividad del
terreno, a una profundidad, b, será:
ρ= 2π * A * R si b << a

10.  Donde: ρ = Resistividad promedio a la profundidad, b, (Ohm – cm)
 π = constante 3.1416
 a = distancia entre los electrodos (cm)
 R = Resistencia medida por el Megger (Ohm)
 Como los resultados de la medición son normalmente afectados por
materiales metálicos enterrados, se recomienda realizar la medición varias
veces cambiando el eje de los electrodos unos 90°. Cambiando la
profundidad y distancia de los electrodos se puede tener un valor de
resistividad más aproximado al real y con ello un mejor diseño del sistema
de puesta a tierra a construir.
 La medición de la resistividad del suelo es comúnmente distorsionada por
la existencia de corrientes de tierra y sus armónicas. Para corregir esto,
muchos equipos tienen un sistema de control de frecuencia que permite
seleccionar la frecuencia de medición con la menor cantidad de ruido y así
obtener una medición clara.

11. (a)

12.  En este método se mide el total de la resistencia del electrodo en estudio
más la resistencia de un electrodo auxiliar. La resistencia del electrodo
auxiliar se considera muy pequeña comparada con la del electrodo en
estudio y por tanto el resultado de la medición es tomado como la
resistencia del electrodo en estudio.
 Normalmente este método se utiliza para determinar la resistencia de un
electrodo simple en un área residencial donde se tiene además un sistema
de suministro de agua que utiliza tuberías metálicas sin conexiones o
aislantes plásticos (electrodo auxiliar). La resistencia del sistema de
suministro de agua en el área se asume muy pequeña (alrededor de 1
Ohm) en comparación con la resistencia máxima permitida para un
electrodo simple (alrededor de 25 Ohm).
 Este método tiene algunos inconvenientes, como el hecho de que cada vez
más los sistemas de suministro de agua utilizan tuberías plásticas; con lo
que se hace más difícil conseguir una tierra auxiliar. Por otra parte no
siempre se conoce el recorrido de las tuberías de agua, por lo que las
áreas de resistencia del electrodo en estudio y las del electrodo auxiliar
podrían solaparse; dando como resultado errores en la lectura. Además, el
método de los dos polos puede llevar a grandes errores cuando se intenta
medir la resistencia de un electrodo simple de pocos Ohmios.

13.  En la Figura 5 (a) y (b) se ilustra esta técnica. Obsérvese que los terminales
C1 y P1 y los terminales C2 y P2 son unidos mediante un puente para
realizar esta medición. En equipos modernos el puente es realizado
internamente por ellos al seleccionar el tipo de medición o método que se
desea realizar.
Figura 5 (a) Figura 5 (b)
Figura 5:
(a) Método de los dos Polos
(b) Ilustración del método

14.  En la Figura 6 se tiene la ilustración del método de los tres puntos o método
de triangulación. En este método se utilizan dos electrodos auxiliares con
 resistencias Ry y Rz respectivamente. Estos dos electrodos se colocan de
tal forma que conformen un triángulo con el electrodo en estudio. Se miden
las resistencias entre cada electrodo y los otros dos y se determina la
resistencia del electrodo en estudio, Rx, mediante la siguiente fórmula:
Rx = (R1 + R2 - R3) / 2
 Donde R1, R2 y R3 quedan determinadas por las fórmulas indicadas en la
Figura 6. En este método se tratan de utilizar electrodos auxiliares que se
presuman sean de resistencia similar al electrodo en estudio para obtener
mejores resultados. Igualmente, se clavan los electrodos auxiliares de
modo tal que queden todos los electrodos lo suficientemente alejados y no
se solapen las áreas de influencia de la resistencia de cada uno y evitar
resultados absurdos. Se recomienda una distancia entre electrodos de 8
metros o más cuando se estudie un electrodo simple.
 En este método existen influencias marcadas por objetos metálicos
enterrados y no existe forma de eliminar dicha influencia. Tampoco es muy
efectivo a la hora de evaluar valores bajos de resistencia o valores de
resistividad muy altos del terreno involucrado donde la resistencia de
contacto de los electrodos sea apreciable.

15. Otra desventaja es que en este método se considera que el terreno es
completamente homogéneo. Por estas razones este método es poco utilizado.
Sin embargo, puede ser útil cuando existen limitaciones de espacio y no se
pueden colocar los electrodos en línea recta para realizar una medición con el
método de caída de potencial, por ejemplo.
Figura 6

16.  En la Figura 7 se observa la forma en que se instala el Megger para realizar
las mediciones por este método. Como se ve, los terminales C1 y P1 están
 conectados mediante un puente. En esta figura se presenta el método del
62%, explicado mas adelante.
Figura 7

17. El método consiste en inyectar corriente a través de un electrodo de prueba
denominado de corriente y medir el alza de potencial mediante otro electrodo
auxiliar denominado de potencial. Conocido el valor de tensión y el valor de
corriente se podrá obtener mediante ley de Ohm el valor de resistencia. Los
tres electrodos se mantienen en una línea recta y se va corriendo el electrodo
de potencial hacia el electrodo de corriente para hacer sucesivas mediciones
de resistencia.

18.  Este método es más utilizado para sistemas de puesta a tierra grandes o
cuando la posición del centro de la puesta a tierra no es conocido y es
inaccesible (por ejemplo; el sistema esta por debajo del suelo de un
edificio). También puede ser utilizado cuando el área para colocar los
electrodos de prueba está restringida o es inaccesible. También se utiliza
cuando otros métodos dan resultados poco razonables y es, en general,
más preciso.
 La forma de conexión del equipo de medición es como en el método de
caída de potencial, con la diferencia de que se hace un barrido más
completo con el electrodo de potencial, entre el electrodo de puesta a tierra
bajo estudio y el electrodo de corriente.
 Se realiza una medición de resistencia en cada posición del electrodo de
potencial y los resultados se grafican (resistencia en función de la distancia
del electrodo de potencial). En la Grafica 1 se ilustra un ejemplo a manera
de ilustración.

20.  En la Gráfica 1 EC es la distancia total, en línea recta, entre el electrodo de
puesta a tierra bajo estudio y el electrodo de corriente. Se realizan al
menos unas seis medidas. Al observar la gráfica resultante se puede
descartar o ignorar cualquier punto considerado absurdo. De la gráfica se
puede tomar el valor de resistencia para 0,2EC; 0,4EC y 0,6EC por
ejemplo. Estos valores se llamaran R1, R2 y R3 respectivamente y con ello
se calcula el coeficiente de la pendiente, μ, como sigue:
 μ = (R3-R2) / (R2-R1)
Que es una medida del cambio de la pendiente de la curva de resistencia
del electrodo de puesta a tierra bajo estudio.

21. En el Anexo 3 se tienen las tablas de para obtener el
valor de Pt / EC para el valor de μ obtenido. Pt es la
distancia al electrodo de potencial en la cual la
resistencia real sería medida. Simplemente se
multiplica el valor Pt / EC de la tabla por la distancia EC
para obtener Pt.
De la curva realizada anteriormente se obtiene el valor
de resistencia para la distancia Pt obtenida de la tabla
del Anexo 3 y ésta será el valor de resistencia del
electrodo de puesta a tierra del sistema bajo estudio.
Si el valor de μ obtenido no está en la tabla del Anexo
3, el electrodo de corriente se debe colocar más lejos
del electrodo de puesta a tierra.
Si es necesario, posteriores mediciones se pueden
obtener variando la distancia EC o variando la dirección
de la línea recta en la que se colocan los electrodos
de prueba. De los resultados obtenidos de
resistencia para varios valores de EC se puede realizar
una gráfica como la Gráfica 2 mostrada a continuación:

22. En la Gráfica 2 se observa como la resistencia del electrodo bajo prueba
decrece a medida que la distancia EC es aumentada. Las distancias de EC
escogidas en las pruebas 1 y 2 no fueron lo suficientemente grandes y las
escogidas en las pruebas 5 y 6 son preferibles ya que los valores de
resistencia obtenidos en ellas varían poco.