La medición de una puesta a tierra tiene complicaciones que otras medidas eléctricas no tienen. IEEE 81 señala cuatro fuentes de error principales: electrodos auxiliares de alta resistencia, corrientes parásitas de continua y de alterna, acople inductivo entre cables de prueba y objetos metálicos enterrados. Cada una tiene una forma conocida de reducirse.
Respuesta corta. Medir una puesta a tierra no es como medir una resistencia en un banco de pruebas. El terreno conduce corriente por electrólisis, tiene corrientes propias, cambia con el clima y está lleno de objetos metálicos que no se ven. IEEE Std 81-2012 dedica su cláusula 6 a estas complicaciones. Los errores más frecuentes vienen de los electrodos auxiliares, de las corrientes parásitas, del acople entre los cables de prueba y de las estructuras enterradas.
Por qué la medición se complica
Un sistema de tierra real rara vez es un electrodo aislado en un terreno uniforme. Según la cláusula 6.1, los hilos de guarda aéreos, las tuberías de agua enterradas, las pantallas de los cables, las vías de ferrocarril adyacentes y las bandas transportadoras pueden afectar el circuito que se mide e introducir errores importantes. Con el crecimiento urbano e industrial alrededor de las subestaciones, además, es cada vez más difícil encontrar un lugar adecuado para las sondas.
La guía añade dos advertencias. Los hilos de guarda pueden estar aislados a propósito o por malas conexiones, de modo que una prueba de baja tensión puede dar un resultado distinto del de una falla real. Y para comparar con valores calculados, la impedancia se puede medir antes de interconectar los hilos de guarda externos, las tuberías metálicas y otras interferencias. Con el tiempo, la impedancia de una malla suele bajar un poco a medida que el suelo se compacta, un año o más después de instalarla.
Las fuentes de error
| Fuente | Qué ocurre | Cómo se reduce según la guía | Cláusula |
|---|---|---|---|
| Electrodos de prueba de resistencia alta | La corriente de prueba resulta insuficiente: menor que la sensibilidad del instrumento o comparable con las corrientes parásitas | Bajar la resistencia del electrodo de corriente: más profundidad, agua alrededor, varillas adicionales en paralelo | 6.2 |
| Sonda de potencial de resistencia alta | Si su resistencia es del orden de la impedancia de entrada del instrumento, la lectura queda por debajo del valor real; pesa más en suelos arenosos o rocosos | Reducir la resistencia de la sonda | 6.2 |
| Corrientes continuas parásitas | Protección catódica de tuberías, vías de ferrocarril de corriente continua, líneas de transmisión de continua y acción galvánica entre suelos y metales alteran la lectura | Usar corriente alterna o continua invertida periódicamente, o pulsada; fijar una corriente de prueba muy superior a la parásita | 6.3 y 6.2 |
| Corrientes alternas parásitas | Circulan por el suelo, por el sistema bajo prueba y por los electrodos de prueba | Usar una frecuencia que no esté presente en la corriente parásita, o una señal de ruido aleatorio; filtros o instrumentos de banda estrecha | 6.4 |
| Componente reactiva de una malla grande | Una malla de menos de 1 Ω puede tener una reactancia significativa | Medir a una frecuencia ligeramente por encima o por debajo de la frecuencia industrial | 6.5 |
| Acople entre cables de prueba | Una tensión inducida en el cable de potencial por la corriente del cable de corriente se suma a la verdadera | Separar los cables o cruzarlos a 90° | 6.6 |
| Objetos metálicos enterrados | Rieles y tuberías cerca distorsionan los contornos de potencial y aumentan los gradientes | Alinear las sondas perpendicularmente a la dirección de la estructura y alejarlas lo más posible | 6.7 |
Corrientes parásitas
El suelo conduce por electrólisis, así que la corriente continua produce reacciones químicas y diferencias de potencial. Las sondas, los suelos de distinta naturaleza y los metales generan tensiones galvánicas que falsean una medición en continua. Por eso se usa corriente continua invertida periódicamente o pulsada. La guía advierte que con ese tipo de señal los valores quedan cerca de los de alterna, pero pueden no ser exactos para aplicaciones de corriente alterna. También menciona que las corrientes inducidas por la actividad solar, que pueden ser casi continuas, podrían influir en un resultado.
En alterna, la mayoría de los instrumentos trabaja con frecuencias entre 50 Hz y 3400 Hz. Evitar la frecuencia industrial y sus armónicos es la forma básica de que la señal de prueba se distinga del ruido.
El acople entre cables
El acople inductivo entre dos cables de prueba paralelos puede llegar a 0,1 Ω por cada 100 m a 50 Hz o 60 Hz. Parece poco, pero una malla de gran área tiene una impedancia baja y exige cables largos hasta la tierra remota. En ese caso el error puede ser grande. La guía lo resume así: despreciable en tierras de 10 Ω o más, casi siempre importante en 1 Ω o menos y significativo entre 1 Ω y 10 Ω.
Qué significa para quien recibe un informe
Un valor de resistencia de tierra sin contexto no se puede juzgar. Conviene saber con qué método se obtuvo, a qué distancia se ubicaron las sondas, con qué frecuencia y corriente se trabajó y qué había enterrado alrededor. En mallas grandes o interconectadas, un informe confiable muestra la curva de lecturas y no un solo número. Si el resultado difiere mucho del calculado, la guía sobre por qué difieren la resistencia calculada y la medida explica las causas.
Para ver el panorama de la prueba, lea la guía de prueba de resistencia de puesta a tierra. Para las tierras de una planta industrial, la guía de puesta a tierra industrial. La herramienta gratuita de resistencia de puesta a tierra le sirve para un primer cálculo con datos de campo, no para reemplazar la medición. Cada método reacciona distinto a estos errores: la caída de potencial tolera sondas de resistencia alta, la medición con pinza depende de la frecuencia de la señal y el multímetro de tierra asistido por computador está pensado para sitios con mucho ruido eléctrico. Antes de medir en una instalación energizada, revise también los riesgos de seguridad de la prueba.
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Referencias
- IEEE Std 81-2012, IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System: cláusulas 6.1 a 6.7 (problemas generales de la medición) y 8.1.2 (diferencias entre valor teórico y medido).
- IEEE Std 80, IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding.
Preguntas frecuentes
¿Por qué una medición de tierra da valores distintos cada vez que se repite?
Porque la tierra cambia con la humedad, la temperatura y la compactación del suelo, y porque influyen las corrientes parásitas del terreno y los objetos metálicos enterrados. Por eso la guía recomienda, cuando hace falta, repetir la medición y graficar la tendencia en lugar de confiar en una sola lectura.
¿Echar sal alrededor de la sonda mejora la medición?
Muy poco. IEEE 81 indica que la sal añadida al agua que se vierte alrededor de los electrodos de prueba tiene un valor mínimo: lo que importa es la humedad. Para bajar la resistencia de un electrodo auxiliar sirven más la profundidad, el agua y las varillas en paralelo.
¿A partir de qué valor de resistencia importa el acople entre cables de prueba?
La guía da una regla práctica: el acople suele ser despreciable en tierras de 10 Ω o más, casi siempre importante en 1 Ω o menos, y puede ser significativo entre 1 Ω y 10 Ω. Aparece sobre todo en mallas grandes de baja impedancia, que exigen cables largos.