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MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA A LA TIERRA

MÉTODO DE CAÍDA DE POTENCIAL CON ABRAZADERAS

Autor: Roman Domanski, SONEL 2016

Medir la resistencia de la tierra es un proceso que consume mucho tiempo. Tomar medidas requiere mucho compromiso por parte del personal responsable. Depende de la estructura de puesta a tierra, el terreno y muchos otros factores objetivos. Se necesita compromiso físico y mental. Es necesario medir la conexión a tierra con precisión sin omitir ningún elemento del procedimiento de medición. Tomar atajos puede resultar en errores tan grandes que toda la medición no tendrá importancia metrológica.

Es obvio que cualquier dispositivo que simplifique o facilite las pruebas y se pueda usar en este caso es particularmente deseable. Las puestas a tierra, independientemente de sus propiedades, deben desconectarse si son una unidad que consta de muchos sistemas de terminación de aire para medir la resistencia de forma selectiva. Esto no es necesario si utilizamos abrazaderas para la caída del método potencial. El tiempo necesario para la medición se reduce significativamente. Necesitamos determinar dos factores si es posible tomar la medida usando las abrazaderas. Los factores son el circuito eléctrico de la puesta a tierra y su diseño. Recordemos las reglas de la medición de la resistencia a la tierra con el método de caída del potencial para ampliar el tema.

Imagen 1. Principios del método de caída del potencial

Si queremos medir la resistencia a la tierra “E”, debemos forzar que la corriente fluya a través de ella. Para hacer esto, se debe colocar una sonda de prueba auxiliar H en el suelo a una cierta distancia de la conexión a tierra que se va a probar. De esta manera se crea el circuito eléctrico de nuestra unidad. Inducidos por el suministro de corriente en el medidor, se crean flujos de corriente alterna y potenciales eléctricos alrededor de la puesta a tierra y la sonda de prueba auxiliar H. Ocurre cuando la corriente alterna fluye en el circuito H a través de la tierra y la puesta a tierra E probada. Se producirá una caída de voltaje debido a una cierta resistencia de la conexión a tierra probada. Es suficiente construir un circuito de voltaje y medir el valor de la caída de voltaje para determinar la resistencia a tierra. Utilizamos la segunda sonda de prueba auxiliar S. Lo colocamos en el suelo entre la puesta a tierra probada y la sonda de corriente auxiliar. El método de prueba se ilustra en la imagen 1. Parece simple. Sin embargo, tenemos que recordar algunas reglas necesarias. La sonda de prueba tiene que estar lo suficientemente lejos para que el potencial que rodea la puesta a tierra medida no se superponga al potencial de la sonda auxiliar H. La sonda auxiliar de voltaje S debe colocarse en el área de potencial cero. En esta etapa, este es el primer elemento relacionado con la precisión y el consumo de tiempo de las mediciones. Una prueba no garantiza que la medición sea correcta. Se requieren al menos dos pruebas más para verificar la precisión de la medición. Debe hacerse colocando la sonda de prueba de voltaje unos metros más cerca de la conexión a tierra probada y luego acercándola a la sonda de corriente auxiliar. Podemos considerar la medición como la correcta solo cuando tres resultados de las pruebas de tierra son iguales o muy cercanos.

Este método se usa comúnmente, pero los principios de cómo usarlo a menudo se olvidan. En el caso de conexiones a tierra individuales no hay problemas prácticos cuando se aplica este método. Un pilón de línea de media tensión puede ser un ejemplo de un solo electrodo de puesta a tierra.

Imagen 2. Pilón de línea de media tensión

Es una conexión a tierra única típica porque las conexiones a tierra de los pilones de línea no están conectadas entre sí. El uso de un método distinto al descrito anteriormente no puede causar más que errores de medición. El uso de abrazaderas en tales casos está prohibido. Vamos a explicar cuándo se puede aplicar el método de caída de potencial cuando se usan abrazaderas.

Si tomamos la medida de la unidad resistente determinando los valores de resistencia individuales para cada sistema de terminación de aire, tenemos que desconectar la parte medida de la puesta a tierra de todo el sistema. Es posible determinar qué corriente fluye a través del elemento de puesta a tierra y qué tan grande es la caída de voltaje sin desconectar las juntas de prueba. Se puede hacer usando abrazaderas. Por lo tanto, es exactamente una medición de la resistencia a la tierra con el método de caída de potencial que se muestra en la imagen. 1. La única diferencia es que medimos la corriente que fluye a través de una sola terminación de aire con abrazaderas.

Imagen 3. Principios de las pruebas de resistencia al suelo mediante abrazaderas

El conductor del rayo del edificio se muestra en la imagen 3. Hay cuatro sistemas de terminación de aire conectados entre sí en el techo. La corriente, que inducimos, fluye a través de todo el circuito, pero las abrazaderas pueden medir el valor en un elemento individual del sistema de puesta a tierra. Sin duda, es un método muy conveniente. Desafortunadamente no se puede usar en todas partes. La razón de esto es el diseño de las abrazaderas en sí. Las abrazaderas tienen dimensiones específicas. Debemos tener en cuenta el grosor y el ángulo de las abrazaderas de los brazos. No somos capaces de colocarlos en ninguna parte. Es difícil en casas de nueva construcción o modernizadas (aisladas). Las empresas de construcción cubren la instalación de puesta a tierra con espuma de poliestireno e instalan pequeñas ventanas de inspección en las juntas de prueba. Es difícil poner una mano dentro o abrazaderas razonablemente grandes. Esta es la primera limitación, el tamaño de la ventana de inspección. La segunda limitación es el circuito eléctrico de la puesta a tierra.

Imagen 4. La puesta a tierra de un pilón de baja tensión

Una línea de baja tensión se muestra en la foto 4. Las conexiones a tierra de los pilones individuales están conectadas entre sí con un cable PEN. Como miramos la foto. 3, podemos suponer que es suficiente poner abrazaderas en una junta de prueba y tomar la medición. Desafortunadamente no podemos hacer esto. El conductor de unión del pilón está conectado a su refuerzo. El hormigón en sí contiene humedad. El contenido de agua del hormigón combinado con las sales minerales presentes crean un electrolito que conduce la corriente eléctrica. Cuando inducimos el flujo de la corriente, aparecerá en toda la línea. Las abrazaderas deben medir el valor de la corriente que fluye a través de la conexión a tierra del pilón. Pero también está la corriente que fluye a través del refuerzo del pilón y la corriente que fluye a través del hormigón, del que está hecho el pilón. Este último es un minuto, pero tenemos que recordarlo. El medidor medirá el valor de la caída de voltaje para la suma de las corrientes que fluyen a través del refuerzo, el concreto y la conexión a tierra medida. Pero el medidor medirá la resistencia de corriente solo para la corriente medida con las abrazaderas. Si este es el caso, una corriente más alta que la que se midió, induce la caída de voltaje. Como resultado, el valor obtenido de la resistencia a tierra será significativamente más alto que los parámetros estándar. No es un problema cuando se trata de protección contra la electrocución. Sin embargo, podría dar lugar a una modernización innecesaria de la conexión a tierra que incurriría en costos adicionales. La conexión a tierra se puede desmontar, por supuesto. Desafortunadamente está prohibido en el caso de líneas eléctricas vivas. Las normas de seguridad prohíben este tipo de procedimiento. Cerrar la línea es costoso y problemático. Problemas aún mayores están relacionados con las líneas de alta tensión. Los pilones de caja son grandes elementos conductores en sí mismos. Es imposible usar tales abrazaderas en ellos. Además, los sistemas de terminaciones de aire para pilones de caja están conectados a sus bordes circundantes. Así que la corriente fluye en el borde de metal. Hace imposible analizar los resultados de la medición, que se tomaron solo en el conductor de unión. Por lo tanto, nos gustaría presentarle, tal vez no revolucionario, pero un método innovador de medición con abrazaderas. Sonel Company diseñó abrazaderas flexibles y las implementó para el uso común. Son significativamente más delgados y miden hasta 5 metros de largo. Las abrazaderas que se han utilizado hasta ahora no pueden tener tal diámetro. Las nuevas abrazaderas funcionan de manera diferente a las antiguas. El nuevo método de trabajo provocó cambios de diseño en los circuitos de medición de entrada. Sonel no quiere obligar a los clientes a comprar nuevos medidores. Si los clientes quieren utilizar este método innovador, pueden comprar un módulo intermedio que funcione entre el medidor y las abrazaderas. Se llama adaptador Sonel ERP-1.

Imagen 5. Abrazaderas flexibles (bobina Rogowski) y un adaptador Sonel ERP-1

Los clientes pueden usar para pruebas, bien conocidas por ellos, abrazaderas flexibles tipo F, abrazaderas FS dedicadas (más sensibles) y FSX personalizadas (altamente sensibles utilizadas en condiciones extremadamente difíciles). Sonel ERP-1 se vende con abrazaderas FS de 4 metros de largo como oferta estándar. El adaptador tiene la opción de ajustar las abrazaderas. Pulsando el botón elegido lo hace y la elección es señalada por un diodo led. Pulsando otro botón, seleccionamos el número de bobinas en las que consta la puesta a tierra medida.

Como ejemplo podemos utilizar la situación mostrada en la foto. 6 y foto. 4.).

Imagen 6. Medición correcta de la puesta a tierra del pilón de baja tensión sin desconectar una junta de prueba y ERP-1.

Como se muestra en la imagen, rodear todo el pilón y la puesta a tierra con abrazaderas nos permite medir toda la corriente que fluye en el circuito hacia el suelo. El resultado de la medición será correcto entonces. La dificultad que apareció antes en tal situación, ya no importa. Estaba directamente relacionado con las propiedades eléctricas del circuito. Los pilones de hormigón hilado se utilizan con más frecuencia hoy en día. También se utilizan postes de hormigón de doble hilado, por ejemplo, para estaciones 20/04. Solía ser muy difícil medir la resistencia de la tierra para tal construcción. Usando las abrazaderas flexibles y el adaptador Sonel ERP-1, ya no es difícil.

Imagen 7. Medición para postes de hormigón hilado.

Usando abrazaderas, podemos rodear dos polos al mismo tiempo. No tenemos que preocuparnos si las dos conexiones a tierra están conectadas bajo tierra. Las abrazaderas miden el valor total de la corriente que fluye a través de las conexiones a tierra.

Las pruebas en pilones de cajas son un asunto mucho más complicado. La solución ofrecida por Sonel puede convertirse en innovadora. Permite al probador utilizar el método de caída de potencial sin la necesidad de desconectar la línea de alto voltaje. Utilizando Sonel MRU-200 y Sonel ERP-1 es posible diagnosticar la conexión a tierra de los pilones de caja. Anteriormente no era posible cuando se usaban las abrazaderas individuales (en la línea eléctrica en vivo).

Las reglas de la medición se refieren al método de caída del potencial. El procedimiento difiere ligeramente.

Imagen 8. Medición de la puesta a tierra del pilón de la caja.

Rodeamos toda la pierna del pilón cuando hacemos las pruebas. Es posible hacer más de una bobina para lograr un resultado más preciso. Elegimos el procedimiento de prueba seleccionando el módulo Sonel ERP-1 en una unidad operativa. Luego seleccionamos el número de patas que tiene el pilón (1,2,3 o 4). Comenzamos la medición después de conectar el medidor. Debemos recordar que cuando cambiamos la posición de las abrazaderas, también debemos cambiar la posición de la junta de prueba que induce el flujo de corriente E. El medidor mostrará en su pantalla la resistencia a tierra para todo el pilón después de completar la serie de pruebas. El procedimiento automático de cálculo de la resistencia a tierra para un pilón de caja solo está disponible en MRU-200. Cabe destacar que el medidor verifica la dirección de la corriente para una prueba individual. Es por eso que las abrazaderas deben unirse en la misma dirección cada vez que se realiza una prueba. El medidor puede reconocer daños tales como la rotura física (o corrosión total) del conector de unión conectado al anillo de unión de dicho pilón. Esta función del medidor es única y ningún otro medidor disponible en el mercado lo ofrece.

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