La medición de la resistividad ρ del terreno es un factor determinante en el diseño, cálculo y funcionamiento de las instalaciones de puesta a tierra.
De hecho, el valor deseado de la resistencia de tierra RT depende de la resistividad ρ del terreno, así como de la longitud y el número de electrodos necesarios.
El suelo suele presentar una naturaleza heterogénea que varía según su composición y las condiciones ambientales.
Aunque los suelos pueden clasificarse en diferentes tipos, como arcillosos, arenosos y rocosos, no es posible asignar una resistividad específica a cada tipo, ya que las mediciones muestran una diversidad de valores.
Por lo tanto, las estimaciones de resistividad son solo aproximaciones, dadas las variaciones inherentes en las propiedades del suelo.
Medición de la Resistividad del Terreno con el Método Wenner
Existen diversas técnicas para llevar a cabo la medición de la resistividad del suelo ρ, pero se asume como adecuado el método de Wenner de puesta a tierra o método de los cuatro puntos. Este método goza de mayor precisión y popularidad por varias razones:
– Resistividad del suelo sin enterrar electrodos: permite obtener la resistividad del suelo para capas profundas sin la necesidad de enterrar los electrodos a esas profundidades.
– Medición de resistividad sin equipos pesados: no requiere de equipos pesados para llevar a cabo las mediciones.
– Resultados no afectados por resistencia de electrodos: los resultados no se ven afectados por la resistencia de los electrodos auxiliares ni por los huecos creados para su inserción en el terreno.
El método de Wenner implica enterrar pequeños electrodos tipo varilla, en cuatro huecos en el suelo, a una profundidad “b” y separados (en línea recta) una distancia “a”.
La distancia entre las picas debe ser al menos 3 veces la profundidad de la pica. Por ejemplo, si la profundidad de cada pica es de 30 cm, la distancia entre las picas debe ser como mínimo de 90 cm.
Se inyecta una corriente “I” entre las 2 picas externas y se mide el potencial “V” entre las 2 picas internas. La distancia “a” entre picas se interpreta como una estimación de la profundidad aproximada a la cual se está midiendo la resistividad ρ del suelo.
Resultado de Medición con el Método Wenner
Realmente, el instrumento mide la resistencia R (V/I) del volumen de suelo cilíndrico de radio “a” encerrado entre las 2 picas internas.
La resistividad aparente del suelo “ρ”, a la profundidad “a” es aproximada por la siguiente ecuación:
El dispositivo muestra el valor de la resistividad como resultado de esta ecuación. Para tener en cuenta la variación de la resistividad del suelo con la profundidad, se realizan mediciones variando la distancia “a” a varios metros. De esta forma, se obtienen mediciones de resistividad a diferentes profundidades.
Después de tomar varias mediciones, se calcula un promedio aritmético. Además, se toman medidas en distintas direcciones para determinar si la resistividad varía significativamente en diferentes zonas geográficas.
Medición con el Método Wenner en Suelos Compactos
En ocasiones, la medición de la resistividad del terreno debe llevarse a cabo en áreas cubiertas por pavimentos, hormigón o cemento. Esto dificulta la inserción de electrodos tipo varilla en el suelo (hay que prestar especial atención a la presencia de elementos metálicos enterrados, tales como tuberías, armados de hormigón, etc.).
En estas situaciones con suelos duros, se recurre al uso de placas de cobre como alternativa a los electrodos auxiliares estándar. Además, se aplica agua para humedecer el lugar donde se colocarán estas placas.
Este procedimiento permite obtener mediciones precisas de la resistividad del suelo. Es importante destacar que la elección de las placas de cobre y el uso de agua para humedecer el área garantizan una buena conductividad eléctrica.
Preguntas Frecuentes sobre la Medición de la Resistividad del Terreno
¿Qué es la resistividad del terreno?
La resistividad del terreno (ρ) es una propiedad física que mide la oposición que ofrece el suelo al paso de la corriente eléctrica.
Se expresa en ohmios por metro (Ω·m) y es un parámetro fundamental en el diseño de sistemas de puesta a tierra, ya que determina cómo se dispersará la corriente en caso de defectos a tierra o descargas atmosféricas.
La resistividad depende de factores como:
– Composición del suelo: terrenos de arcilla, arena, roca, etc.
– Humedad: suelos húmedos tienen menor resistividad.
– Temperatura: el hielo o suelos congelados aumentan ρ.
– Compactación y estratificación: terrenos homogéneos facilitan mediciones precisas.
Según el REBT (ITC-BT-18), valores típicos varían desde 5 Ω·m en turba húmeda hasta más de 10.000 Ω·m en granitos secos. Por ejemplo, suelos arcillosos (50-200 Ω·m) son mejores conductores que arenas secas (2.000-3.000 Ω·m).
La resistividad no es uniforme, dependiendo de las condiciones geológicas e hidrogeológicas locales, por lo que su medición debe considerar múltiples capas. Además, en terrenos poco conductores, se aplican tratamientos (sales, geles, etc.) para reducir ρ y garantizar una baja resistencia de tierra.
¿Cómo medir la resistividad de un terreno?
La resistividad del terreno ρ es el principal parámetro para diseñar sistemas de puesta a tierra, ya que determina la resistencia de la puesta a tierra RT y el número de electrodos necesarios.
Dado que el suelo es heterogéneo, su resistividad varía según composición, humedad y estratificación, por lo que su medición requiere métodos precisos.
El más utilizado es el método de Wenner, que emplea 4 electrodos alineados, clavados a una profundidad b y separados una distancia a (mínimo a ≥ 3b). Se inyecta una corriente (I) entre los electrodos externos y se mide la caída de tensión (V) entre los internos.
La resistividad ρ del terreno se calcula con: ρ = 2 · π · R · a
donde
R = V / I
Para analizar capas profundas, se repite el proceso aumentando a. Se recomienda tomar mediciones en distintas direcciones para evaluar anisotropías.
¿Cómo se llama el instrumento para medir la resistividad del suelo?
El equipo se utiliza para medir la resistividad del terreno se denomina telurómetro o equipo de resistividad.
Aunque originalmente diseñado para medir resistencia de tierra RT, los modelos actuales también calculan la resistividad ρ mediante métodos geoeléctricos, siendo el método de Wenner (cuatro electrodos) el más común.
El equipo básico consta de:
- Un telurómetro (unidad central que inyecta corriente y mide voltaje).
- 4 electrodos (picas metálicas) y cables de conexión.
Se colocan los electrodos en línea recta, separados una distancia a. El telurómetro inyecta corriente entre los 2 electrodos externos y mide la diferencia de potencial entre los internos. Con la resistencia R obtenida, se calcula la resistividad ρ mediante la fórmula:
ρ = 2 · π · R · a (en Ω ⋅ m)
Los telurómetros avanzados automatizan este cálculo, permitiendo introducir la separación “a” y mostrando directamente la resistividad en pantalla, evitando operaciones manuales.
Es fundamental seguir las instrucciones del fabricante para garantizar mediciones fiables. La correcta configuración del método (como Wenner) y la disposición de los electrodos son muy importantes para conseguir resultados exactos.
¿Cuál es el valor de resistividad del terreno?
La resistividad del terreno (Ω·m) mide su oposición al paso de corriente eléctrica, siendo un valor variable que depende de múltiples factores. Los principales son:
1º) Composición del suelo:
– Arcillas (40-500 Ω·m, baja resistividad)
– Arenas (100-2000 Ω·m)
– Gravas (500-3000 Ω·m)
– Rocas (miles Ω·m, especialmente si están secas)
2º) Factores ambientales:
– Humedad: suelos húmedos reducen drásticamente la resistividad
– Sales disueltas: bajan la resistividad
– Temperatura: el frío y congelamiento aumentan la resistividad
3º) Estructura del terreno:
– Compactación: suelos densos tienen menor resistividad
– Estratificación: cada capa presenta valores diferentes
La resistividad no es uniforme ni constante, variando según profundidad, condiciones climáticas y características geológicas. Esta variabilidad exige mediciones in situ para diseños precisos de sistemas de puesta a tierra, ya que valores extremos pueden oscilar desde 5 Ω·m en suelos húmedos hasta más de 10.000 Ω·m en rocas secas.
¿Cómo mejorar la resistividad de un terreno?
Para disminuir la resistividad del terreno y hacerlo más conductor, hay varios métodos:
1º) Aumentar la humedad: riego continuo alrededor de los electrodos de puesta a tierra húmeda. Es una solución temporal y requiere mantenimiento.
2º) Compactación: compactar bien el suelo alrededor del electrodo mejora el contacto físico y puede ayudar a reducir la resistencia.
3º) Tratamiento químico: reducen la resistividad del suelo mediante electrolitos:
– Sales: como sulfato de magnesio, cobre o cloruro sódico. Son efectivas pero corrosivas para electrodos y perjudiciales para el medio ambiente. Tienen un efecto temporal (se disuelven con el tiempo).
– Bentonita: arcilla natural que retiene humedad, mejora el contacto tierra-electrodo y es menos corrosiva.
– Materiales comerciales (GEM): mezclas conductoras, como carbón o cemento, con menor impacto ambiental y mayor durabilidad. Es la opción preferida.
Nota: Las sales ofrecen resultados rápidos pero requieren mantenimiento, mientras que la bentonita y los GEM son soluciones más estables.
4º) Reemplazo o mezcla del suelo: excavar el suelo de alta resistividad alrededor del electrodo y reemplazarlo por uno de baja resistividad (como arcilla o limo) o mezclarlo con bentonita o GEMs.
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