Con el propósito de asegurar la seguridad de los sistemas de puesta a tierra el nuevo Reglamento Eléctrico chileno en su pliego N°6 ha actualizado y definido los procedimientos correspondientes para el mantenimiento de las tomas de tierra a fin de asegurar los requisitos de seguridad de estas instalaciones.

La resistencia de la toma de tierra depende de dos factores: la resistividad del terreno circundante y la estructura del electrodo. La resistividad es una propiedad que poseen todos los materiales y que define su capacidad para conducir la corriente. La determinación de la resistividad del terreno es una tarea complicada por los siguientes factores:

• Depende de la composición del suelo (por ejemplo arcilla grava y arena).
• Puede variar incluso en pequeñas distancias debido a la mezcla de diferentes materiales.
• Depende del contenido mineral (por ejemplo sales).
• Varía con la compresión y puede cambiar con el tiempo debido a la sedimentación.
• Cambia con las temperaturas y por lo tanto con la época del año. La resistividad aumenta cuando disminuye la temperatura.
• Puede verse afectada por depósitos de metal enterrados tuberías refuerzos de acero para hormigón etc.
• Varía con la profundidad.

Puesto que la resistividad puede disminuir con la profundidad, una forma de reducir la impedancia de la toma de tierra es colocar el electrodo a mayor profundidad. Otros métodos comunes para aumentar la eficacia de un electrodo son el uso de una serie de picas, un anillo conductor, o una malla. En el caso de varias picas para aumentar la eficacia, cada pica debe encontrarse fuera del “área de influencia” de las demás (ver figura 1). Como regla general, las picas deben respetar una separación superior a su longitud, siendo recomendable que sea de al menos dos veces su longitud. Por ejemplo, las varillas de 2,5 m se deben separar más de 5 m para alcanzar el grado óptimo de eficacia.

¿CÓMO FUNCIONAN LOS MEDIDORES DE IMPEDANCIA DE TIERRA?

Existen dos tipos de medidores de impedancia de tierra: (1) medidores de resistencia de tierra de tres y cuatro hilos –también llamados telurómetros– y (2) pinzas de medida de la impedancia de bucle de tierra (ver figura 2). Ambos tipos aplican una tensión al electrodo y miden la corriente resultante.

Los medidores de resistencia de tierra a tres o cuatro hilos combinan una fuente de corriente y un medidor de tensión y requieren picas o pinzas. Presentan las siguientes características:

• Utilizan corriente alterna para la prueba, pues la tierra no conduce bien la corriente continua.
• Utilizan una frecuencia próxima pero distinta a la frecuencia de red (50 Hz) y sus armónicos. De esta forma, se evita que las corrientes fantasmas o procedentes de otras fuentes interfieran con las medidas de impedancia de tierra.
• Los medidores de 4 hilos disponen de cables de generación y medida independientes para compensar la resistencia eléctrica de los propios cables –método de medida de resistencia a 4 hilos–. Este método permite eliminar de la medida de la impedancia de tierra el valor de la resistencia óhmica de los cables de prueba, pues en ocasiones, por tener una elevada longitud, presentan una apreciable resistencia eléctrica.
• Tienen un filtro de entrada diseñado para captar su propia señal y rechazar todas las demás.

Las pinzas de medida de bucle de tierra tienen el aspecto de una pinza amperimétrica pero internamente son muy diferentes, ya que cuentan con un transformador de generación y un transformador de medida. El transformador de generación impone una tensión en el lazo que se está ensayando y el transformador de medida mide la corriente resultante. Estas pinzas utilizan un filtrado avanzado para reconocer su propia señal y rechazar todas las demás.

Seguridad en las comprobaciones de resistencia a tierra

Al realizar las conexiones se deben utilizar siempre guantes aislantes, protecciones para los ojos y cualquier otro equipo de protección personal apropiado. No es seguro asumir que un electrodo de conexión a tierra tiene cero voltios o cero amperios por las razones que se indican más adelante.

La medida de la resistencia de la toma de tierra por el método de la caída de potencial implica la desconexión del electrodo de tierra del sistema de toma de tierra de la instalación. Para ello se accederá al borne principal de tierra. Durante la prueba, la instalación eléctrica queda entonces temporalmente sin toma de tierra. El método selectivo no requiere la desconexión del electrodo. Una avería en el sistema de puesta a tierra de la instalación eléctrica o en sus protecciones diferenciales puede originar una corriente permanente importante a lo largo del mismo. Por ello se debe utilizar una pinza amperimétrica para comprobar la existencia de corriente en el conductor de tierra (ver figura 1) antes de realizar la medida. Si la medida es superior a 1 amperio, es necesario encontrar el origen de la corriente antes de continuar. Si fuese necesario desconectar uno de los electrodos del sistema, esta operación se deberá realizar siempre que sea posible durante una interrupción por mantenimiento o similar donde se corte el suministro de energía para poder evitar posibles corrientes circulantes.

De otro modo, se deberá considerar la posibilidad de conectar temporalmente un electrodo de reserva al sistema eléctrico durante la prueba. No desconectar nunca un electrodo de conexión a tierra si existe la posibilidad de caída de rayos (tormenta eléctrica). Una avería en la puesta a tierra de una instalación vecina puede generar la presencia de tensión en bornas del electrodo que se está verificando. Esto puede resultar especialmente peligroso en las proximidades de subestaciones o líneas de distribución eléctrica en las que se pueden producir importantes corrientes de tierra. (La comprobación de la puesta a tierra de las torres de distribución o subestaciones requiere el uso de procedimientos especiales que no se tratan en esta nota de aplicación).

Los medidores de resistencia de tierra utilizan una energía muy superior a la que emplean otros instrumentos de medida, con corrientes de ensayo que pueden ser de hasta 250 mA. Es preciso asegurarse de que todas las personas que se encuentran en el área de medida conocen este dato y advertirles de que no deben tocar las sondas mientras el instrumento esté activado.

Comprobación del conductor de tierra

Antes de medir la resistencia de la toma de tierra es recomendable verificar la buena conexión eléctrica del conductor de tierra (ver figura 3) desde el propio electrodo hasta el borne principal de tierra. La mayoría de los telurómetros (medidores que emplean el método de caída de potencial) incorporan la medida de resistencia eléctrica a dos hilos y disponen de una buena resolución para esta prueba, por lo que resultan perfectos para la tarea. El valor de resistencia eléctrica desde el borne principal de tierra hasta el electrodo deberá ser inferior a 1 ohmio.