Medición de resistencias de tierra – Método de caída de potencial con pinzas
Medir la resistencia de la tierra es un proceso lento. Tomar mediciones requiere mucho compromiso por parte del personal responsable a cargo. Depende de la estructura de puesta a tierra, el terreno y muchos otros factores objetivos. Se necesita compromiso tanto físico como mental. Es necesario medir la conexión a tierra con precisión sin omitir ningún elemento del procedimiento de medición. Tomar atajos puede dar lugar a errores tan grandes que toda la medición no tendrá importancia metrológica.
Es obvio que cualquier dispositivo que simplifique o facilite las pruebas y pueda usarse en este caso es particularmente deseable. Las conexiones a tierra, independientemente de sus propiedades, deben desconectarse si son una unidad que consta de muchos sistemas de captación para medir la resistencia de forma selectiva. Esto no es necesario si usamos pinzas para el método de caída de potencial. El tiempo necesario para la medición se reduce significativamente. Necesitamos determinar dos factores si es posible tomar la medición usando las pinzas. Los factores son el circuito eléctrico de la conexión a tierra y su diseño. Recordemos las reglas de medición de la resistencia de la tierra con el método de caída de potencial para ampliar el tema.
Foto. 1. Principios del método de caída del potencial
Si queremos medir la resistencia de la tierra «E», debemos forzar que la corriente fluya a través de ella. Para hacer esto, una sonda de prueba auxiliar H debe colocarse en el suelo a una cierta distancia de la conexión a tierra para ser probada. De esta forma se crea el circuito eléctrico de nuestra unidad. Inducido por el suministro de corriente en el medidor, se crean flujos de corriente alterna y potenciales eléctricos alrededor de la conexión 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 conexión a tierra E probada. Se producirá una caída de tensión debido a una cierta resistencia de la conexión a tierra probada. Es suficiente construir un circuito de tensión y medir el valor de la caída de tensión para determinar la resistencia de la tierra. Utilizamos la segunda sonda de prueba auxiliar S. La colocamos en el suelo entre la conexión a tierra probada y la sonda de corriente auxiliar. El método de prueba se ilustra en la imagen. 1. Se ve simple. Sin embargo, debemos recordar algunas reglas necesarias. La sonda de prueba debe estar lo suficientemente lejos para que el potencial que rodea la conexión a tierra medida no se superponga con el potencial de la sonda auxiliar H. La sonda auxiliar de tensión 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 tensión 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 similares.
Este método se usa comúnmente, pero los principios de cómo usarlo a menudo se olvidan. En caso de puesta a tierra individual, no hay problemas prácticos cuando se aplica este método. Un poste de línea de media tensión puede ser un ejemplo de un solo electrodo de tierra.
Foto 2. Poste de línea de media tensión
Es una conexión a tierra única típica porque las conexiones a tierra de los postes de línea no están conectadas entre sí. El uso de un método diferente al descrito anteriormente no puede causar nada más que errores de medición. El uso de pinzas en tales casos está prohibido. Vamos a explicar cuándo se puede aplicar la caída del método potencial cuando se usan pinzas.
Si tomamos la medición 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 conexión a tierra de todo el sistema. Es posible determinar qué corriente fluye a través del elemento de conexión a tierra y qué tan grande es la caída de tensión sin desconectar las juntas de prueba. Se puede hacer con pinzas. Por lo tanto, es exactamente una medición de resistencia de 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 un único sistema de captación con pinzas.
Foto. 3 Principios de las pruebas de resistencia de tierra con abrazaderas
El pararrayos del edificio se muestra en la imagen 3. Hay cuatro sistemas captación conectados entre sí en el techo. La corriente, que inducimos, fluye a través de todo el circuito, pero las pinzas pueden medir el valor en un elemento individual del sistema de conexión a tierra. Sin lugar a dudas, es un método muy conveniente. Lamentablemente no se puede usar en todas partes. La razón de esto es el diseño de las pinzas en sí. Las pinzas tienen dimensiones específicas. Debemos tener en cuenta el grosor y el ángulo de los brazos de las pinzas. No podemos colocarlos en ningún lado. Es difícil en casas recién construidas 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 meter una mano dentro o pinzas razonablemente grandes. Esta es la primera limitación, el tamaño de la ventana de inspección. La segunda limitación es el circuito eléctrico de la conexión a tierra.
Foto. 4 La puesta a tierra de una torre de baja tensión.
Una línea de baja tensión se muestra en la imagen 4. Las conexiones a tierra de los pilones individuales están conectadas entre sí con un cable PEN. Mientras miramos la foto 3, podemos suponer que es suficiente colocar pinzas en una junta de prueba y tomar la medida. Lamentablemente no podemos hacer esto. El conductor de unión del pilón está conectado a su refuerzo. El concreto en sí contiene humedad. El contenido de agua del concreto combinado con las sales minerales presentes crea un electrolito que conduce la corriente eléctrica. Cuando inducimos el flujo de la corriente, aparecerá en toda la línea. Las pinzas deben medir el valor de la corriente que fluye a través de la conexión a tierra del pilón. Pero también existe la corriente que fluye a través del refuerzo del pilón y la corriente que fluye a través del concreto, del cual está hecho el pilón. El último es mínimo pero tenemos que recordarlo. El medidor medirá el valor de la caída de tensión 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 pinzas. Si este es el caso, una corriente más alta que la medida, induce la caída de tensión. Como resultado, el valor obtenido de la resistencia de la tierra será significativamente mayor que los parámetros estándar. No es un problema cuando se trata de protección contra electrocución. Sin embargo, podría conducir 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 las líneas eléctricas con corriente. Las normas de seguridad prohíben este tipo de procedimiento. Cerrar la línea es costoso y problemático. Incluso los problemas más grandes están relacionados con las líneas de alta tensión. Los pilones de cajas son grandes elementos conductores en sí mismos. Es imposible usar tales pinzas en ellos. Además, los sistemas de captación para pilones de cajas están conectados a sus bordes circundantes. Entonces 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, sino un método innovador de medición con pinzas. Sonel diseñó pinzas flexibles y las implementó para el uso común. Son significativamente más delgados y miden hasta 5 metros de largo. Las pinzas que se han utilizado hasta ahora no pueden tener ese diámetro. Las nuevas pinzas 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 desean utilizar este método innovador, pueden comprar un módulo intermedio que funcione entre el medidor y las pinzas. El adaptador se llama Sonel ERP-1.
Foto 5. Pinzas flexibles (bobina Rogowski) y un adaptador Sonel ERP-1
Los clientes pueden usar para pruebas, bien conocidas por ellos, pinzas flexibles tipo F, abrazaderas FS dedicadas (más sensibles) y FSX personalizadas (altamente sensibles utilizadas en condiciones extremadamente difíciles). El adaptador Sonel ERP-1 se vende con pinzas FS de 4 metros de largo como oferta estándar. El adaptador tiene la opción de ajustar las pinzas. Al presionar el botón elegido lo hace y la elección se indica mediante un diodo led. Al presionar otro botón, seleccionamos el número de vuentas en las que consiste la conexión a tierra medida.
Como ejemplo podemos usar la situación que se muestra en la imagen 6 y 4
Fig.6 Medición correcta de la puesta a tierra de pilones de baja tensión sin desconectar una junta de prueba y ERP-1.
Como se muestra en la imagen, rodeando todo el pilón y la conexión a tierra con pinzas 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. Las torres de hormigón hilado se usan con más frecuencia en la actualidad. También se utilizan postes de hormigón con doble hilado, por ejemplo, para estaciones 20/04. Solía ser muy difícil medir la resistencia de la tierra para tal construcción. Con las pinzas flexibles y el adaptador Sonel ERP-1, ya no es difícil.
Foto. 7 Medida para postes de hormigón hilado.
Usando pinzas, podemos rodear dos polos al mismo tiempo. No tenemos que preocuparnos si las dos bases están conectadas bajo tierra. Las pinzas miden el valor total de la corriente que fluye a través de la conexión a tierra.
La prueba en pilones de cajas es 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 alta tensión. Usando el Sonel MRU-200 y Sonel ERP-1 es posible diagnosticar la conexión a tierra de pilones de cajas.
Anteriormente no era posible cuando se usaban las pinzas individuales (en la línea de alimentación activa).
Las reglas de la medición se refieren a la caída del método potencial. El procedimiento difiere ligeramente.
Foto 8. Medición de la conexión a tierra del pilón de la caja
Rodeamos toda la pata del pilón durante la prueba. Es posible hacer más de una vuelta con el flexible 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 pinzas, 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 de tierra para todo el pilón después de completar la serie de pruebas. El procedimiento automático para calcular la resistencia de la tierra para un pilón de caja solo está disponible en Sonel MRU-200. Debe enfatizarse que el medidor verifica la dirección de la corriente para una prueba individual. Es por eso que las pinzas deben unirse en la misma dirección cada vez que se realiza una prueba. El medidor puede reconocer daños tales como la ruptura física (o corrosión total) del conector de unión conectado al anillo de unión de dicho pilón. Esta función del medidor es única y no la ofrece ningún otro medidor disponible en el mercado.
