Medición de la Puesta a Tierra
La medición de la puesta a tierra es también un aspecto esencial para la seguridad. Para garantizar el correcto funcionamiento de la puesta a tierra, se han de realizar mediciones periódicas de su resistencia.
En la ITC-BT-18 del REBT se especifica que “personal técnicamente competente efectuará la comprobación de la instalación de puesta a tierra, al menos anualmente, en la época en la que el terreno esté mas seco (que es cuando mayor será la resistividad de este). Para ello, se medirá la resistencia de tierra, y se repararán con carácter urgente los defectos que se encuentren”.
Existen 2 tipos de aparatos para medir la resistencia de las instalaciones de puesta a tierra:
● Telurómetros o terrómetros: medidores de resistencia de tierra de 3 y 4 hilos.
● Pinzas de medida de bucle de tierra: tienen el aspecto de unas pinzas amperimétricas, pero cuentan con un transformador de generación y un transformador de medida.
Ambos aparatos se basan en aplicar una tensión al electrodo y medir la corriente resultante. Utilizan corriente alterna CA para la prueba, pues la tierra no conduce bien la corriente continua CC.
Por otro lado, a las frecuencias de las líneas eléctricas (50 Hz), la componente resistiva de la impedancia de la tierra suele ser bastante mayor que la componente reactiva. Por esta razón, los términos impedancia Z y resistencia R se utilizan habitualmente en los textos casi de manera intercambiable.
Medición de la Puesta a Tierra con el Telurómetro
Los telurómetros son medidores de resistencia de tierra a 3 ó 4 hilos que combinan una fuente de corriente y un medidor de tensión. Además, requieren del uso de picas o de pinzas. Presentan las siguientes características:
● Uso de corriente alterna: emplean CA para la prueba con una frecuencia cercana, pero distinta, a la frecuencia de red (50 Hz) y sus armónicos. Así, se evitan interferencias de corrientes originadas por otras fuentes durante las mediciones. Incorporan un filtro de entrada diseñado específicamente para captar su propia señal y rechazar cualquier otra interferencia externa.
● Medidores de 3 o 4 hilos: los medidores de 4 hilos, a diferencia de los de 3 hilos, disponen de cables de generación y medida independientes. Esta característica les permite compensar la resistencia eléctrica de los propios cables de prueba, que en algunos casos pueden ser considerable debido a sus longitudes.
Antes de proceder con la medición de la puesta a tierra, es fundamental seguir una serie de normas de seguridad:
– Durante las conexiones, es imprescindible utilizar guantes aislantes, protección ocular y cualquier otro equipo de protección personal adecuado.
– Dado que una avería en la instalación eléctrica puede generar una corriente permanente a través del sistema de tierra, se debe verificar la presencia de corriente en el conductor de tierra utilizando una pinza amperimétrica antes de iniciar la medición. Si la corriente medida supera 1 A, es esencial identificar el origen de esta corriente antes de continuar.
– Nunca desconectar un electrodo de tierra si existe la posibilidad de una tormenta eléctrica con descargas atmosféricas.
– Una avería en la puesta a tierra de una instalación vecina puede ocasionar la presencia de tensión en los bornes del electrodo que se está verificando. Esta situación puede resultar especialmente peligrosa en las cercanías de subestaciones o líneas de distribución.
Telurómetro con Método de la Caída de Potencial
El telurómetro que realiza la medición mediante el método de la caída de potencial es el método tradicional de medida de la resistencia de la toma de tierra.
Para proceder a la medición de la resistencia de la puesta a tierra con este método, es necesario desconectar previamente el electrodo de puesta a tierra de la instalación. Esta maniobra que se ejecuta en el punto de puesta a tierra (PPAT).
Conexión del Telurómetro en el Método de Caída de Potencial
El telurómetro se compone de 3 cables para medir la resistencia de la toma de tierra. No obstante, los modelos más precisos pueden requerir 4 cables para compensar la resistencia de los propios cables de prueba en el resultado de la medición.
Tanto si el telurómetro tiene 3 hilos como si tiene 4, incluyen 2 bornes para conectar 2 picas auxiliares al aparato. También disponen de un borne para conectar el electrodo bajo prueba con un cable, pero el de 4 hilos añade un borne adicional para conectar otro cable a dicho electrodo de prueba.
Las conexiones que se deben realizar las siguientes:
● S: conexión a la pica auxiliar de tensión. Esta pica se deberá clavar en la tierra a cierta distancia del electrodo bajo prueba.
● H: conexión a la pica auxiliar de corriente. Esta pica se deberá clavar en la tierra a una distancia aún mayor.
● E: conexión al electrodo bajo prueba.
● ES: conexión adicional al electrodo bajo prueba para los medidores a 4 hilos.
La conexión del telurómetro a 3 hilos es la siguiente:
Y esta es la conexión del telurómetro a 4 hilos:
El telurómetro inyecta una corriente alterna en la tierra entre el electrodo E que se está comprobando y la pica de corriente H. A continuación, mide la caída de tensión entre la pica de tensión S y el electrodo E. Por último, y mediante la Ley de Ohm, el aparato calcula la resistencia entre S y E, realizando el cociente entre la tensión medida y la corriente inyectada.
Procedimiento de Medición con el Telurómetro en el Método de Caída de Potencial
En la medición de la puesta a tierra con el telurómetro en el método de caída de potencial se tendrá en cuenta que:
– El electrodo a medir y las picas auxiliares deben de estar alineadas.
– Las distancias entre electrodo de puesta a tierra E, pica de tensión S y pica de corriente H debe ser al menos de 20 metros entre ellas.
– En la medida, los cables no se deben cruzar entre sí para evitar errores de medida por acoplamientos capacitivos.
– Para medidas de resistencia de tierra que superen los 10 Ω, el efecto de la resistencia del cable que conecta el aparato al electrodo bajo prueba se considera despreciable. Sin embargo, en mediciones donde se esperan valores de resistencia de tierra bajos, el método de 4 hilos permite añadir un cuarto cable para eliminar la influencia de la resistencia de dicho cable. Esto evita la caída de tensión en el cable y asegura que no afecte el resultado de la prueba.
Se considera que la medición es correcta cuando, al mover la pica de tensión S unos metros hacia la izquierda y la derecha en la línea recta formada por los 3 electrodos, el valor de resistencia medido permanece constante. Si hay variaciones, se debe aumentar la distancia entre los 3 electrodos de medición hasta que se cumpla este criterio.
Telurómetro con Método Selectivo
Hay telurómetros de alta gama que realizan la medición mediante el método selectivo, que es una variante del método de caída de potencial.
La gran ventaja de estos telurómetros es que NO es necesario desconectar previamente el electrodo de puesta a tierra de la instalación. Esto significa que no hay que interrumpir el suministro de energía para realizar la prueba, ni someterse al riesgo que supone desconectar el electrodo bajo tensión.
Al igual que el método de caída de potencial, el método selectivo emplea picas para inyectar corriente y medir la caída de la tensión. En ambos métodos se aplican las mismas reglas para la colocación de estas picas. Sin embargo, a diferencia del método de caída de potencial, con este método se realiza la medida mediante una pinza sobre el electrodo a medir.
Es importante considerar que en el esquema TT, la estructura metálica del edificio está en contacto con el terreno, al igual que el conductor neutro. Si no desconectamos el electrodo a medir de la instalación, resulta difícil determinar qué parte de la corriente inyectada por la pica de corriente regresa a través del electrodo bajo prueba y cuál lo hace a través del neutro.
Por otro lado, el método selectivo utiliza una pinza amperimétrica (transformador de corriente) altamente sensible y precisa para medir la corriente de prueba en el electrodo que se desea comprobar, sin necesidad de desconectarlo de la instalación. Esto se logra mediante un filtro digital en la medida de corriente, que reduce los efectos de posibles corrientes de otras fuentes.
Pinzas de Medida de Bucle de Tierra
Tienen el aspecto de pinzas amperimétricas, pero internamente son muy diferentes. Estas pinzas utilizan un filtrado avanzado para reconocer su propia señal y rechazar todas las demás.
No realiza la medición de la puesta a tierra, sino la medición de la impedancia del bucle de tierra o impedancia del bucle de defecto de la instalación. Para ello, no es necesario desconectar su toma de tierra ni utilizar ninguna pica auxiliar de medida.
Funcionamiento de las Pinzas de Medida de Bucle de Tierra
Para realizar la medida, el medidor utiliza una pinza de tensión con un transformador especial. El transformador genera una tensión en el conductor de tierra con una frecuencia de prueba especial.
Además, utiliza otra pinza de medida con un segundo transformador de intensidad. Este mide la corriente resultante en el bucle de tierra a la frecuencia de la tensión de prueba.
El aparato de medida de bucle de tierra se alimenta mediante los conductores de la instalación creando una unión fase-tierra de alta impedancia para la frecuencia de 50 Hz, pero de muy baja impedancia para la frecuencia de prueba. Esto permite que una corriente resultante Id circule entre fase y tierra, cerrando así el bucle de defecto.
Medición de la Impedancia del Bucle de Tierra
La corriente resultante Id recorre la denominada impedancia del bucle de tierra o impedancia del bucle de defecto. Esta impedancia estará compuesta por todas las impedancias que debe recorrer dicha corriente.
En el caso de un esquema TT, como se muestra en la figura, la impedancia del bucle ZB de tierra incluye las siguientes resistencias:
– La de la bobina secundaria del transformador RB.
– La del conductor activo de fase RL.
– La del conductor de protección RCP.
– La resistencia de tierra RT de la instalación.
– La resistencia del neutro RN del transformador.
La pinza mide la resistencia total de todos esos elementos, que están conectados en serie.
El procedimiento de medida se basa en el siguiente razonamiento: dado que la resistencia de tierra RT de la instalación forma parte del valor de la impedancia del bucle medida ZB, si el valor medido de esta impedancia del bucle es menor que el valor especificado para la resistencia de tierra RT, podremos concluir que la resistencia de tierra de la instalación es inferior al valor máximo permitido.
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