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¿Cómo llevar a cabo mediciones de puesta a tierra con pinzas?
¿Conoces todos los aspectos que se deben tomar en cuenta para realizar tus mediciones de resistencia; de tierra mediante el método de caída de potencial con pinzas? ¿Sabes cuál es el momento más indicado para hacerlo de este modo; y qué hacer cuando no es posible utilizar pinzas? Aquí te damos las respuestas.
Medir la resistencia de tierra no es cosa fácil, es un proceso que requiere mucho tiempo y la toma de mediciones necesita mucha dedicación; por parte de los empleados responsables. Además, se deben considerar diversos factores como la estructura de puesta a tierra, el terreno y otros factores objetivos.
Con el fin de tener mediciones exactas y relevantes, es indispensable medir la puesta a tierra con exactitud. Sin omitir ningún elemento del procedimiento de medición; ya que tomar atajos puede resultar en errores tan grandes que toda la medición no tendrá importancia metrológica.
Dado que esta medición es una tarea compleja, encontrar una herramienta que simplifique el proceso; o permita hacer pruebas mucho más fáciles es el sueño de cualquier ingeniero.
Aspectos que debes considerar para la medición de resistencia de tierra
Las puestas a tierra, a pesar de sus propiedades; deben ser desconectadas si son una unidad consistente de muchos sistemas de terminación de aire para medir selectivamente la resistencia. Sin embargo, podemos omitir este procedimiento si usamos el método de caída de potencial con pinzas; reduciendo significativamente el tiempo de medición.
Para determinar si es posible tomar la medición con pinzas es necesario evaluar dos factores:
- Los circuitos eléctricos de la puesta a tierra
- El diseño de los circuitos
Para ampliar un poco más el tema. Repasemos un poco las reglas de las mediciones de resistencia de tierra con el método de caída de potencial.
Si necesitamos medir la resistencia de tierra E, debemos forzar la corriente para que fluya a través de ella. Para hacer esto, una sonda de prueba auxiliar H tiene que ser insertada dentro de la tierra a una cierta distancia de la puesta a tierra para ser probada. De esta manera, se crea el circuito eléctrico para nuestro equipo.
Corriente alterna
Se crean flujos de corriente alterna y potenciales eléctricos alrededor de la conexión a tierra; y la sonda de prueba auxiliar H inducidos por la fuente de corriente del medidor. Esto ocurre cuando la corriente alterna fluye en el circuito H; a través del suelo y la puesta a tierra E.
Ocurrirá una caída de tensión debido a una cierta resistencia de la puesta a tierra. Esto es suficiente para construir un circuito de tensión y medir el valor de la caída de tensión; para determinar la resistencia de tierra.
Posteriormente, colocamos la segunda sonda de prueba auxiliar S dentro de la tierra. Entre la puesta a tierra y la sonda de corriente auxiliar. El método de prueba es ilustrado en la imagen 1.
Aunque parece simple debemos recordar algunas reglas necesarias:
- La sonda de prueba debe estar lo suficientemente lejos; para que la potencia que rodea la puesta a tierra que se está midiendo no se superponga al potencial de la sonda auxiliar H.
- La sonda de tensión auxiliar S debe ser ubicada en el área de potencial cero. En esta etapa, la sonda es el primer elemento relacionado con la exactitud; y el consumo de tiempo de las mediciones.
- Una sola prueba no garantiza que la medición sea correcta. Se deben realizar al menos dos pruebas más para verificar la exactitud de la medición. Estás pruebas deben hacerse colocando la sonda de prueba de tensión; a unos pocos metros más cerca de la puesta a tierra probada y luego acercándola a la sonda de corriente auxiliar. Podemos considerar que la medición es correcta solo cuando tres resultados de pruebas de tierra sean iguales o muy cercanos.
Aunque este método de medición es bastante usado, regularmente se olvida emplear los principios de medición.
Cuando este método se usa en una puesta a tierra sencilla; como puede ser una torre de línea de tensión media, no hay problemas prácticos.
Se considera que es una puesta a tierra sencilla; porque las puestas a tierra de torres de línea de alta tensión no están conectadas entre sí. El uso de un método distinto al descrito arriba puede causar errores de medición. Es importante considerar que está prohibido usar pinzas en estos casos.
Cuando puede ser usado el método de la caída de potencial con pinzas
Si tomamos las mediciones de la unidad de resistencia determinando los valores de resistencias individuales; para cada sistema de terminación de aire, tendríamos que desconectar la parte medida de la puesta a tierra del sistema completo. Sin embargo, usando pinzas es posible determinar qué corriente fluye a través del elemento puesto a tierra; y qué tan grande es la caída de tensión sin desconectar las pinzas.
Esto es una medición de resistencia de tierra con el método de caída de potencial mostrada en la imagen 1. La única diferencia; es que estamos midiendo la corriente que fluye a través de una terminación de aire sencilla con pinzas.
El conductor de rayos del edificio es mostrado en la imagen 3. Hay cuatro sistemas de terminación de aire conectadas entre sí en el techo. La corriente que inducimos, fluye a través del circuito completo; pero las pinzas permiten medir el valor en un elemento individual del sistema de puesta a tierra. Aunque este es un método muy conveniente, desafortunadamente, no puede usarse donde sea debido al diseño de las pinzas.
Las pinzas tienen dimensiones específicas. Debemos considerar el grosor y el ángulo de las pinzas ya que no podemos colocarlas en cualquier lado; por ejemplo, en casas de nueva construcción o modernizadas (aisladas). En donde las compañías de construcción cubren la instalación de puesta a tierra con unicel e instalan pequeñas ventanas de inspección en las juntas de prueba; es bastante difícil o incluso imposible usar pinzas. El tamaño tan pequeño de las ventanas de inspección es la primera limitación; seguida del circuito eléctrico de la conexión a tierra.
Se puede ver una línea de baja tensión en la imagen 4.
Las puestas a tierra de torres individuales de alta tensión son conectadas entre sí con el cable PEN. Como vemos en la imagen 3, podríamos suponer que es suficiente con poner las pinzas y tomar la medición. Desafortunadamente, no podemos hacer esto porque el conductor de unión de la torre está conectado a su refuerzo.
El agua contenida en el concreto combinada con las sales minerales presentes; crean una conducción electrolítica que conduce la corriente eléctrica. Cuando inducimos el flujo de la corriente, aparecerá en toda la línea. Las pinzas tendrían que medir el valor de la corriente; que fluye a través de la puesta a tierra de la torre de alta tensión. Pero, también está la corriente que fluye a través del refuerzo de la torre de alta tensión y la corriente que fluye a través del concreto, de la cual la torre de alta tensión está hecha.
Aunque la última no es significativa no debemos olvidarla. El medidor considerará el valor de la caída de tensión para la suma de las corrientes; que fluyen a través del refuerzo, el concreto y la puesta a tierra medida. Pero el medidor solo medirá la resistencia de corriente de la corriente medida con las pinzas.
Regulaciones
Si este es el caso, una corriente más alta que la medida, inducirá la caída de tensión. Como resultado, el valor obtenido de la resistencia de tierra será significativamente más alta que los parámetros estándares. Esto no es un problema cuando viene con una protección contra electrocución. Sin embargo, podría conducir a una modernización innecesaria de la toma de tierra que supondría incurrir en costos adicionales. Se podría desmontar la puesta a tierra, pero está prohibido hacerlo en el caso de línea de energía viva.
Las regulaciones de seguridad prohíben este tipo de procedimientos. Cerrar la línea es costoso y problemático. Incluso, hay problemas más grandes relacionados con líneas de alta tensión. La caja de las torres de alta tensión son elementos de conducción; por sí mismos y es imposible usar pinzas en estos casos. Además, los sistemas de terminación de aire para las cajas de las torres de alta tensión. Son conectados alrededor de sus orillas. Entonces, la corriente fluye en el borde de metal. Lo que hace imposible analizar los resultados de medición que fueron tomados solamente en el conductor de unión.
Entonces, ¿Cuál sería la solución en estos casos? ¿Cómo podríamos llevar a cabo mediciones de puesta a tierra con pinzas?
Pensando en el tipo de problemas a los que nos enfrentamos en diversas aplicaciones. Sonel ha diseñado pinzas flexibles, que son mucho más delgadas y con hasta 5 m de largo. Ninguna de las pinzas usadas hasta ahora tienen ese diámetro; y estas nuevas pinzas funcionan de forma muy diferente a las demás.
Sabemos que en ocasiones es difícil renovar el equipo con el que contamos; y es por eso que existe una opción adicional para poder usar el método de pinzas sin adquirir unas nuevas. El adaptador ERP-1 que funciona entre el medidor y las pinzas.
Puedes usar las pinzas flexibles tipo F, pinzas FS; (sensibles) y pinzas hechas a medida FSX. (para una alta sensibilidad en condiciones difíciles).
El adaptador de Sonel ERP-1 se puede adquirir con pinzas FS de hasta 4 m de largo. Además, el adaptador permite ajustar las pinzas; esto se hace presionando uno de los botones y la opción adecuada es señalada con un diodo led; presionando otro botón en el adaptador se puede seleccionar el número de bobinas que se usarán en la medición de puesta a tierra.
Como un ejemplo, podemos usar la situación mostrada en la imagen 6 y 4.
Como se puede ver en la imagen, rodear la torre de alta tensión y la puesta a tierra con pinzas; nos permite medir toda la corriente que fluye en el circuito a la tierra. Lo que permite que la medición sea correcta. La dificultad que mencionábamos antes en dicha situación, ya no existe. Estaba directamente relacionada con las propiedades eléctricas del circuito.
Hoy en día, se usan más las torres de alta tensión giratorias; también se usan polos giratorios de doble concreto, por ejemplo, para estaciones 20/04. Solía ser muy difícil medir la resistencia de tierra para tal construcción, pero al usar las pinzas flexibles y el adaptador de Sonel el trabajo es mucho más fácil.
Pinzas flexible
Usando las pinzas flexibles, podemos girar dos polos al mismo tiempo. No necesitamos preocuparnos si las dos tomas de tierras están conectadas bajo tierra. Las pinzas miden el valor total de la corriente que fluye a través de las tomas de tierra.
Probar las cajas de las torres de alta tensión es un asunto mucho más complicado y la solución ofrecida por Sonel podría convertirse en la más innovadora. Esta solución permite usar el método de caída de potencial sin la necesidad de desconectar la línea de alta tensión. Usando el telurómetro MRU-200 y el adaptador ERP-1 de Sonel es posible diagnosticar la puesta a tierra de las cajas de las torres de alta tensión. Antes no era posible hacerlo con las pinzas sencillas en una línea de poder viva.
Torre alta tensión
Rodeamos toda la base de la torre de alta tensión. Es posible hacer más de una vuelta con el cable para lograr resultados más exactos. Escogimos el procedimiento de prueba usando el módulo de selección ERP-1 de Sonel en una unidad de operación. Después, seleccionamos el número de bases que tiene la torre de alta tensión (1,2, 3 o 4). Comenzamos la medición después de conectar el medidor. Debemos recordar que cuando cambiamos la posición de las pinzas; debemos cambiar también 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 toda la torre de alta tensión después de completar las series de pruebas.
El procedimiento automático del cálculo de la resistencia de tierra; para una caja de la torre de alta tensión está disponible solamente en el telurómetro MRU-200. Adicionalmente, el medidor verifica la dirección de la corriente para una prueba individual. Es por esa razón, que las pinzas deben ser unidas en la misma dirección todo el tiempo durante la prueba. El medidor puede reconocer daños como la ruptura física (o la corrosión total) del conector de unión conectado al anillo de unión de la torre de tensión. Esta función del medidor es única y ningún otro medidor disponible en el mercado lo ofrece.
Referencia: Sonel. Artículos “Earth resistance measurement – fall of potential method with clamps ” [documento en línea http://www.sonel.pl/es/earth-resistance-measurement-fall-potential-method-clamps.html acceso: marzo de 2017].
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