RESISTENCIA DE LAS TOMAS DE TIERRA

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La resistencia de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de la resistividad del terreno en el que se establece. Esta resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varia también con la profundidad.

La tabla 3 muestra, a título de orientación, unos valores de la resistividad para un cierto número de terrenos. Con objeto de obtener una primera aproximación de la resistencia a tierra, los cálculos pueden efectuarse utilizando los valores medios indicados en la tabla 4.

Aunque los cálculos efectuados a partir de estos valores no dan más que un valor muy aproximado de la resistencia a tierra del electrodo, la medida de resistencia de tierra de este electrodo puede permitir, aplicando las fórmulas dadas en la tabla 5, estimar el valor medio local de la resistividad del terreno. El conocimiento de este valor puede ser útil para trabajos posteriores efectuados, en condiciones análogas.

Tabla 3. Valores orientativos de la resistividad en función del terreno Naturaleza terreno Resistividad en Ohm.m

Terrenos pantanosos de algunas unidades a 30

Limo 20 a 100

Humus 10 a 150

Turba húmeda 5 a 100

Arcilla plástica 50

Margas y Arcillas compactas 100 a 200 Margas del Jurásico 30 a 40

Arena arcillosas 50 a 500

Arena silícea 200 a 3.000

Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500 Suelo pedregoso desnudo 1500 a 3.000

Calizas blandas 100 a 300

Calizas compactas 1.000 a 5.000 Calizas agrietadas 500 a 1.000

Pizarras 50 a 300

Roca de mica y cuarzo 800

Granitos y gres procedente de alteración 1.500 a 10.000 Granito y gres muy alterado 100 a 600

Tabla 4. Valores medios aproximados de la resistividad en función del terreno.

Naturaleza del terreno Valor medio de la resistividad Ohm·m

Terrenos cultivables y fértiles,

terraplenes compactos y húmedos 50 Terraplenes cultivables poco fértiles y

otros terraplenes 500

MEDIDA DE RESISTIVIDAD DEL TERRENO

Suelos pedregosos desnudos, arenas

secas permeables 3.000

Tabla 5. Fórmulas para estimar la resistencia de tierra en función de la resistividad del terreno y

las características del electrodo

Electrodo Resistencia de Tierra en Ohm

Placa enterrada R = 0,8 ρ/P

Pica vertical R = ρ/L

Conductor enterrado horizontalmente R = 2 ρ/L ρ, resistividad del terreno (Ohm·m)

P , perímetro de la placa (m) L, longitud de la pica o del conductor (m)

Generalidades

Los terrenos tienen diferente resistividad eléctrica ρ según su naturaleza y contenido de humedad. Esta resistividad varía entre amplios márgenes y es mucho más elevada que la de los metales y el carbono. En este sentido puede decirse que la tierra es, en general, un mal conductor eléctrico.

Ahora bien, cuando una corriente circula por el terreno, la sección de paso S puede ser tan grande, que a pesar de que su resistividad (resistencia específica) ρ sea elevada, la resistencia R = ρ · L/S puede llegar a ser despreciable.

La resistividad así expresada corresponde a la resistencia entre dos caras opuestas de un cubo de un metro de arista.

Si bien, cuando la corriente ha penetrado en el terreno éste presenta una resistencia R despreciable

debido a la gran sección de paso, no sucede lo mismo en el punto de paso de la corriente del electrodo al terreno, pues aquí la superficie de contacto entre ambos está limitada según la forma configuración y dimensiones del electrodo.

En la tabla 5 de la ITC-BT-18 se indican las resistencias R de los varios tipos de electrodos más usuales, en función de sus dimensiones y de la resistividad ρ del terreno, pudiendo usarse en proyectos y cálculo de instalaciones.

Asimismo en las tablas 3 y 4 están indicados los valores medios de la resistividad de diversos tipos de terreno.

En la realidad práctica estas tablas son poco útiles para el cálculo de los sistemas de toma de tierra puesto que:

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• Para cada tipo de terreno de los especificados, el margen de valores es muy amplio (1 a 2, 1 a 5, 1 a 10), de tal manera que aún tomando un valor medio el margen posible de incertidumbre en más o en menos es excesivo,

• En estas tablas no figuran los terrenos formados por materiales procedentes de derribos, tierras mezcladas y/o sobrepuestas, tierras de relleno, antiguos vertederos recubiertos, tierras procedentes de obras de excavación, etc. Estos casos son cada vez más frecuentes.

Con una determinación previa de la resistividad del terreno, se reduce mucho la eventualidad de tener que introducir a posteriori modificaciones siempre incómodas y de coste imprevisible.

Para esta medición de ρ el procedimiento más utilizado y recomendado es el método de Wenner. 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 1915 siendo el normalmente utilizado en la actualidad para la medida de la resistividad del terreno.

Método de medición

El método consiste en calcular la resistividad aparente del terreno colocando los 4 electrodos o picas a distancias iguales, simétricamente separados de un punto central 0 debajo del cual queremos medir la resistividad.

El espesor de la capa de terreno de la que estamos midiendo la resistividad es directamente proporcional a la separación entre picas, como se aprecia en la figura siguiente, donde d1 > d2 por ser a1 > a2

MEDIDA DE RESISTIVIDAD DEL TERRENO

El espesor que se mide es

h = a3

4

a = la distancia entre picas.

h = profundidad de la medida de la resistividad media.

Esta fórmula es útil cuando se quiere colocar un electrodo concreto a una profundidad determinada.

Al introducir una intensidad I en el terreno a través de los electrodos de intensidad, aparece entre los electrodos de tensión una diferencia de potencial V que medirá el aparato.

El medidor tiene una resistencia variable en su interior que es la que varía la intensidad I que se introduce en el terreno. El medidor también registra la tensión V que se detecta en los bornes de tensión.

El valor de la resistividad aparente que calcularemos para el espesor h será:

2·π·a·V

ρ =

I

y como R = V/I

ρ = 2 · π · a · R pudiendo deducir también, por ser h = 3/4 a

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ρ = · π · h · R

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Con este método y este cálculo se ha obtenido el valor de la resistividad media de todas las capas del terreno entre la superficie y una profundidad h

Análisis de resultados

Es fácil realizar una medida de la resistividad media hasta una determinada profundidad, con sólo variar la distancia “a” entre picas.

A veces, cuando el terreno es muy grande, por ejemplo, para una urbanización de viviendas, es recomendable realizar varias medidas en distintos puntos, para establecer una resistividad media, ya que el terreno de capas inferiores puede cambiar sin mostrar esas diferencias al exterior.

¡PRECAUCIÓN!

• La ecuación es válida si los electrodos de prueba se clavan en el terreno a una profundidad máxima de a/20 o 30 cm.

• Para obtener resultados más objetivos se recomienda realizar la prueba en distintas direcciones (90º y 180º con respecto a la primera medición) y tomar como resultado final el valor medio de ellos.

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MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE BUCLE

Normativa