MÉTODO PARA MEDIR LA RESISTENCIA DE Jorge Humberto Sanz Alzate

PUESTA A TIERRA DE GRANDES SISTEMAS. Profesor Asistente Universidad

Tecnologica de Pereira.
e-mail: jsanz@utp.edu.co

RESUMEN Sandra Milena Perez Londoño

Profesor Universidad Tecnológica de
Existen varios métodos para medir la resistencia de puesta a tierra de sistemas Pereira.
eléctricos, cada uno de los cuales establece un trabajo de campo bastante arduo, e-mail: saperez@utp.edu.co
que depende del tamaño del sistema de puesta a tierra, se pretende mostrar un
método que reduce la utilización de grandes extensiones de terreno para la
medida de la resistencia con resultados tan satisfactorios como los otros
métodos que existen para medir tal valor.

ABSTRACT

Several methods exist to measure the resistance of putting to land of electrical

systems, one or other one establishes a work of arduous enough field, and this
depends on the size of the system of putting to land, we try to show a system
that simplifies the field work with results as satisfactory as other methods that
exist to measure such a value.

1. INTRODUCCIÓN. efecto mutuo (superposición de zonas de influencia) que se

presenta por la utilización de grandes distancias para los
El trabajo de campo necesario para medir la resistencia de electrodos auxiliares.
puesta a tierra de grandes sistemas implica un despliegue de
equipo y un terreno bastante amplio contiguo al sistema Para medir la resistencia de puesta a tierra de cualquier
que se va a medir, según la IEEE 81 Std 81.2 - 1991, sistema es necesario evaluar las distancias a las cuales se
generando una gran dificultad a la hora de realizar dicha ubicarán los electrodos auxiliares a partir de un punto
tarea, puesto que en ocasiones no se cuenta con terrenos específico; es decir se debe establecer un punto de origen
adyacentes propios o físicamente no es posible acceder a para las mediciones. A primera vista resulta lógico pensar
estos, por lo tanto se requiere plantear un sistema de medida en una coincidencia entre el centro geométrico y eléctrico
que no sea tan exigente en terreno pero que sea confiable. de un sistema de puesta a tierra, esto coincide para sistemas
simples como el de un solo electrodo, o en algunos casos
2. MÉTODO DE LA INTERSECCIÓN DE esto puede ser cierto pero es apenas una casualidad. Las
CURVAS. situaciones reales de mallas de puesta a tierra complejas,
con múltiples conexiones, tubos, electrodos y conductores,
Este método se basa fundamentalmente en la regla del nos puede brindar una geometría de contorno regular
61,8%, el cual fue presentado para la medición de grandes (rectangular, triangular, etc.), pero no se comporta
sistemas de puesta a tierra (Iguales o mayores a 20000 m2) eléctricamente sobre un punto de vista de conexión central
 este método resuelve dos problemas que se presentan en como un figura definida.
la práctica:
Para resolver el problema de la determinación del centro
☼ La distancia a la cual deben ser ubicados los eléctrico del sistema de puesta a tierra a medir se puede
electrodos de emisión y medición auxiliares, puesto que al implementar un software adecuado para tal fin, al cual se le
utilizar el método de la caída de potencial con aplicación de deben suministrar los datos geométricos del sistema de
la regla del 61,8% la ubicación del electrodo de emisión a puesta a tierra y la resistividad específica del terreno donde
6,5 veces la máxima longitud del sistema de puesta a tierra se aplica dicho sistema de puesta a tierra; sin embargo G.F.
a medir implica distancias de hasta 500 o más metros, casos Tagg  en un documento publiccado en la IEEE en 1969,
en los que es difícil medir. elimina la necesidad de la determinación del centro
eléctrico, es decir, elimina la necesidad de extensos
☼ La dificultad que se presenta por la acción del cálculos y simplifica la medición al necesitar menores
distancias en la ubicación de los electrodos auxiliares.
 IEEE 81 Std. 81.2 – 1991. Guide for Measurement of
Impedance and Safety Characteristics of Large, Extended  TAGG G. F. “Measurement of the resistance of An
or Interconected Grounding Systems IEEE 81 – 2, 1992, Earth – Electrode covering a large area” IEE Procedings,
pp. 9. Vol. 116, Mar. 1969
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2. Basándose en las dimensiones del sistema de

El método de la intersección de curvas consiste en obtener puesta a tierra, se determina la distancia C del
varias curvas de resistencia de puesta a tierra, colocando el electrodo de emisión , para cada una de las curvas
electrodo de emisión B a varias distancias y asumiendo que se quieren obtener. Se deben obtener como
varias posiciones para el centro eléctrico del sistema de mínimo 4 curvas.
puesta a tierra bajo prueba, y a partir de estas curvas por 3. Con base en la máxima distancia C a que se
medio de un procedimiento se obtiene la resistencia del colocará el electrodo de emisión se determina la
sistema de puesta a tierra y la posición exacta del centro de distancia de x como un porcentaje de C:
la malla. 20%,40%,60%,80% y 100%
4. Teniendo ya los valores de x y C aplicamos la
Supongamos que todas las mediciones son hechas a partir fórmula DV = 0.618(C + x) – x con la cual
de un punto de inicio O, la distancia al electrodo de emisión obtenemos las distancias (DV ) a las cuales debe
B es C, y P es la distancia variable del electrodo de estar ubicado el electrodo de medición de voltaje.
potencial N. Luego se traza una curva de resistencia 5. Al obtener los valores de resistencia de puesta a
respecto a la distancia de P (figura 1b). tierra con el telurómetro, se trazan las gráficas
R(Leida) vs. Xi tal como lo muestra la figura 2.

Figura 2. Método de intersección de curvas

2.1 Consideraciones prácticas en la

implementación. Para la implementación de este
método debemos tener en cuenta las siguientes
recomendaciones:

♦ Para determinar el punto de unión entre el

Figura 1. a) Método de la intersección de curvas. b) Curva de resistencia telurómetro y el sistema de puesta a tierra bajo prueba
para grandes sistemas de puesta a tierra. generalmente tomamos un electrodo ubicado en el
perímetro del sistema de puesta a tierra. Es aconsejable
Se supone el centro eléctrico del sistema de puesta a tierra realizar este tipo de mediciones con telurómetros de cuatro
en D, a una distancia “x” de O, luego la distancia del centro bornes.
al electrodo de emisión es C + x, y el valor real de la
resistencia se obtiene cuando el electrodo de potencial se ♦ En el momento de la medición se asume que D,
coloca a 0,618(C + x) de D, o sea que el valor de D medido O y C deben estar en línea recta.
desde O es 0,618(C + x) - x . Para obtener la familia de
curvas inicialmente se deben desarrollar los siguientes ♦ Existen límites para la distancia del electrodo de
pasos: corriente, por ejemplo si el sistema de puesta a tierra es una
1. Determine el punto O, el cual será el punto de malla cuadrada, la mínima distancia del electrodo de
unión entre el telurómetro y el sistema de puesta a corriente debe ser mayor que el lado del cuadrado, y debe
tierra bajo prueba.
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ser menor que el doble del lado, ya que si es demasiado en este caso sería igual a:
grande las curvas que se obtienen son muy planas y la
intersección que se obtiene será indefinida. C  2 7 2  7 2  64,3 5 metros.

♦ Es recomendable realizar como mínimo 4 curvas Datos del trabajo de campo:

para las cuales se deben realizar por lo menos 5 mediciones
por cada curva, esto con el fin de obtener muchos valores
 La distancia requerida se logró pero se acercaba
de resistencia, los cuales harán que las curvas obtenidas
mucho a otros sistemas de puesta a tierra.
sean más claras. Por ningún motivo se debe recurrir a datos
 No se disponía de otras rutas para establecer otras
de mediciones anteriores, es muy aconsejable que se
curvas, puesto que solo se disponía de una franja
dibujen las curvas producto de una sola jornada de trabajo.
en una sola dirección, hacia los sistemas
existentes.
♦ Siempre que sea posible haga que el rumbo de la
medición o la ubicación del electrodo de emisión sea
Aplicando el método expuesto se tomaron las siguientes
ortogonal al sistema de puesta a tierra bajo prueba, esto
medidas:
hace que sea posible atenuar errores provocados por
desvíos de resistividades propias del terreno.
Con una distancia de 20 metros:
♦ Este método puede ser un poco tedioso por las
numerosas mediciones que se deben realizar pero el hecho C 20 m
de utilizar longitudes relativamente cortas para ejecutarlo Xi Pi Ri
aunado a los resultados muy confiables, hacen de este 4,00 10,88 10,56
método muy apropiado para sistemas muy grandes. 8,00 9,36 8,84
12,00 7,84 7,58
3. EJEMPLO:
16,00 6,32 6,55
Se requiere medir el valor de la resistencia de puesta a 20,00 4,80 5,44
tierra para el sistema eléctrico del edificio de básicos de la Tabla No. Distancia C de 20 metros.
Universidad Tecnológica de Pereira.
Con una distancia de 40 metros:

C 40 m
Xi Pi Ri
8 21,76 6,39
16 18,72 6,23
24 15,68 6,08
32 12,64 5,83
40 9,6 5,52
Tabla No. Distancia C de 40 metros.

Con una distancia de 60 metros:

C 60 m
Xi Pi Ri
Malla de: 7m x 7 m. - Cuadrículas de 0,5 m 12 32,64 6,41
Profundidad : 0,5 m - Conductor utilizado: 2/0 - cu 24 28,08 6,3
36 23,52 6,2
Si se utilizara cualquier método distinto al de intersección
de curvas, la distancia requerida para ubicar el electrodo de 48 18,96 6,06
inyección de corriente desde el punto de contacto de la 60 14,4 5,89
malla sería igual a 6,5 veces la longitud mayor de la malla, Tabla No. Distancia C de 60 metros.
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En este caso se tomará el valor medio de los cuatro valores

Con de resistencia correspondiente a cada intersección, esto es
una C 80 m :
dista Xi Pi Ri - Valor 1: 6.2 Ω, el cual corresponde a la
ncia intersección de la curva de C=20 y la curva de
16 43,52 6,27
de C=40.
80 32 37,44 6,22 - Valor 2: 6.4 Ω, el cual corresponde a la
metr 48 31,36 6,15 intersección de la curva de C=20 y la curva de
os: 64 25,28 6,08 C=60.
80 19,2 5,96 - Valor 3: 6.3 Ω, el cual corresponde a la
intersección de la curva de C=20 y la curva de
C=80.Valor 4: 6.2 c, el cual corresponde a la
intersección de la curva de C=20 y la curva de
C=40.

Por lo tanto el valor medio de dichos valores es igual a:

Tabla No. Distancia C de 80 metros.

6,2  6,4  6,3  6,2
RPT   6,3 
4
La figura 3 se obtiene graficando los datos obtenidos en los
cuatro grupos de medidas con relación a Xi. El valor oficial de la resistencia de puesta a tierra del
sistema eléctrico del edificio de Ciencias Básicas de la
Observamos en la gráfica No. 3 cuatro curvas, las cuales Universidad Tecnológica de Pereira es de 6.3 Ω.
corresponden a cada grupo de datos, dependiendo de la
distancia al que se halla colocado el electrodo de corriente.

Se puede observar en la misma figura dos círculos que

encierran cuatro intersecciones, y de acuerdo al
planteamiento teórico del método, se debería presentar una
sola intersección para todas las curvas, el cual
correspondería al valor de la resistencia de puesta a tierra,
para el caso que nos ocupa se debe establecer un
procedimiento que nos permita establecer un único valor
de la resistencia de puesta a tierra.
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Es importante destacar que el hecho de utilizar pequeñas Se utilizó el método de la pendiente para verificar el valor
extensiones para medir la resistencia de puesta a tierra, nos obtenido y por medio de este método se estableció un valor
permite establecer una garantía de que no se presentó para la resistencia de puesta a tierra de: 6,74 Ω
influencia de sistemas externos para la medida, por lo tanto
hacer que el valor obtenido tenga el más alto grado de De acuerdo a la metodología de la IEEE80-2000 los
confiabilidad. cálculos para dicha malla los resultados son los siguientes:

RESULTADOS DE CALCULO

Conductor suficiente malla 1/0

Longitud Total del cable 112,000
Longitud Total varillas 12,000
Area CM NEC para sop.I falla 24,224
Diámetro(m) conductor escogido 0,0103
Area Total de la malla 49,000
Resistencia (Nieman) en ohmios 6,492
Tension de Paso Permitida 12280,050
Tension de Contacto Permitida 3236,536
Constante KI 2,026
Constante KM 0,406
Constante KS 0,839
Tensión de Paso Real de la malla 6829,138
Tensión de Contacto Real de la malla 3305,466
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De acuerdo a los resultados y a la lectura de la resistencia

de puesta a tierra de este sistemas mediante el método que
se describió nos permite establecer una comprobación a la
efectividad del método.

4. CONCLUSIONES

Este método permite establecer la medida de la resistencia

de puesta a tierra de manera confiable, utilizando pequeñas
franjas de terreno adyacentes al sistema a medir, evitando la
influencia de sistemas cercanos, que puedan influir en la
medida.

El método requiere un trabajo de campo un poco amplio

que en ocasiones puede ser un elemento disuasivo para la
aplicación del método, pero su efectividad permite asegurar
su utilización en sistemas de puesta a tierra grandes.

5. BIBLIOGRAFÍA.

IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding

Electronic Equipment, IEEE Std 1100-1999.

A comparison of IEC479-1 and IEEE Std 80 on grounding

safety criteria, C.H. LEE and A.P.SAKIS MELIOPOULOS.

MANUAL DE TECNICAS EN MEDICIONES DE

SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.- 2000- Tesis de
grado. Universidad de la Salle, Santafé de Bogotá.

WENNER, F. A Method of Measuring Earth Resistivity.

Scientific Paper of the Bureau of Standards No. 258.(1915)
pp. 469.
 zCALCULO DE MALLA A TIERRA
METODOLOGIA: IEEE 80 de 2000

PAIS COLOMBIA
CIUDAD: Pereira
EMPRESA: Univeridad Tecnológica de Pereira
FECHA: Marzo 30 de 2003
POTENCIA SUBESTACION 150 KVA -Edificio de Básicos

DATOS

Corriente de malla en condiciones de falla (Amperios) 5000,0

Tiempo de despeje de la falla (Seg) 0,5
Temperatura ambiente(Centigrados) 27,0
Conexiones con exotérmica (Cadweld) si
Resistividad en Ohmios - metro. 101,1
Profundidad de la malla(m) 0,5
Longitud lado cuadrícula(m) 1,00
Rectángulo malla(Largo) 7,0
Rectangulo Malla(ancho) 7,0
Numero varillas de cobre 5,0
Longitud c/u varillas(m) 2,4
Cond.pre-escogido('1/0,'2/0,'4/0) 2/0
Resistencia gravilla o gap (Ohmios) 10000
Espesor de la Gravilla o gap(m) 0,5