El método Wenner clava cuatro electrodos en línea, a igual distancia entre sí, inyecta corriente por los dos exteriores y mide la tensión entre los dos interiores. Con la resistencia obtenida se calcula la resistividad aparente del suelo, que representa la del terreno hasta una profundidad cercana a la separación entre electrodos. Se repite con varias separaciones y en varios puntos del predio.
Respuesta corta. El método Wenner mide la resistividad del terreno con cuatro electrodos clavados en línea recta a igual distancia entre ellos. Se hace circular corriente entre los dos exteriores y se mide la tensión entre los dos interiores. La tensión dividida por la corriente da una resistencia, y de ella sale la resistividad aparente del suelo hasta una profundidad cercana a la separación entre electrodos. IEEE Std 80-2013 lo describe como el método de uso más común y lo remite a IEEE Std 81 para el detalle.
Para qué se mide
La resistividad del suelo condiciona la resistencia de la malla y las tensiones de paso y de contacto. La cláusula 13.1 afirma que investigar la resistividad del sitio es esencial para conocer la composición general del suelo y su grado de homogeneidad. Las estimaciones por tipo de suelo dan solo una aproximación gruesa, por lo que las pruebas reales son imprescindibles (cláusula 13.3).
El principio del método
Cuatro electrodos se entierran en línea recta, separados cada uno una misma distancia a y clavados a una profundidad b. Se inyecta corriente entre los dos exteriores y se mide la tensión entre los dos interiores. Con la resistencia R que resulta, la resistividad aparente es:
ρ_a = 2π · a · R
cuando la profundidad de los electrodos b es pequeña frente a la separación a (ecuación 50 de la guía). Aquí ρ_a está en Ω·m, a en metros y R en ohmios. Si los electrodos no son superficiales, la guía da una expresión más completa que tiene en cuenta b (ecuación 49).
La corriente circula cerca de la superficie cuando la separación es pequeña y llega a capas más profundas cuando es grande. Por eso se acepta como aproximación razonable que la resistividad medida con una separación a representa la resistividad aparente del suelo hasta una profundidad a, siempre que los contrastes entre capas no sean excesivos. Repetir la medición con separaciones crecientes da una curva de la resistividad aparente contra la separación, que es la base para interpretar la estructura del suelo.
Por qué es el método más usado
La guía enumera ventajas del método de cuatro electrodos:
- Permite conocer la resistividad de capas profundas sin clavar los electrodos hasta esas profundidades.
- No requiere equipos pesados.
- Los resultados no se ven muy afectados por la resistencia de los electrodos de prueba ni por los huecos que dejan al clavarse.
La guía menciona también una variante, el método de Palmer, que da mayor sensibilidad para separaciones grandes, y el método de la varilla hincada, basado en el de tres electrodos o caída de potencial. Este último permite saber hasta qué profundidad se pueden hincar varillas en el terreno, lo que puede evitar rediseñar la malla. Su desventaja es que, al hincar la varilla muy profundo, suele perder contacto con el suelo por la vibración y por los acoples de mayor diámetro, y eso da resistencias más altas de las reales.
Qué errores aparecen
| Fuente de error | Qué produce |
|---|---|
| Objetos metálicos enterrados cercanos | Alteran el camino de la corriente de prueba, sobre todo si son grandes o largos: tuberías, rieles, cables o conductores de una malla ya instalada |
| Un solo punto de medida | No detecta cambios laterales ni profundos; la guía pide medir en varios lugares del predio |
| Pocas separaciones | No permite ver cómo varía la resistividad con la profundidad |
| Falta de datos del momento | La resistividad cambia con la humedad y la temperatura; los registros deben incluirlas |
| Interpretar mal el valor aparente | Tratar el valor aparente de una separación como la resistividad de una capa |
La guía indica que los registros de medición deben incluir la temperatura y la humedad del suelo en el momento de la prueba, y todos los datos disponibles sobre objetos conductores enterrados en el área.
Cómo se usan los resultados
La interpretación de las resistividades aparentes es, en palabras de la guía, quizá la parte más difícil del programa de mediciones. El objetivo es obtener un modelo de suelo que aproxime bien el suelo real. Si la variación de resistividad aparente es moderada, un modelo de suelo uniforme puede servir; si es grande, es poco probable que ese modelo dé resultados exactos y conviene un modelo de dos capas. La guía menciona, además, que hay variaciones estacionales por el clima.
Dónde se hace y quién lo hace
La medición se hace antes del diseño, en el predio de la subestación. Requiere equipos de medida calibrados, electrodos auxiliares, cables y, para separaciones grandes, espacio libre en línea recta. El procedimiento detallado, la elección de las separaciones y el tratamiento de los datos dependen de cada sitio y es parte de nuestro servicio.
Para una malla ya construida, la resistencia a tierra se mide con otro método, el de caída de potencial; vea prueba de resistencia de puesta a tierra. Los equipos que hacen estas mediciones se describen en telurómetro Metrel MI 3152 y MI 3155 y en analizador de puesta a tierra Metrel MI 3290. Para convertir sus resistividades en una malla, puede usar nuestra herramienta gratuita de resistencia de puesta a tierra, que ajusta un modelo de dos capas a sus lecturas Wenner y alerta cuando la variación entre medidas es grande. La verificación posterior, con el mapa de potenciales, está en mapa de potenciales e integridad de la malla instalada.
Medimos su puesta a tierra
Nuestro equipo mide la resistividad de su terreno, valida los datos, interpreta el modelo de suelo y entrega el resultado listo para el diseño de la malla. Vea el servicio de pruebas y puesta en servicio o escríbanos por contacto.
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Referencias
- IEEE Std 80-2013, IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding: cláusulas 13.1 (investigación de la estructura del suelo), 13.3 (mediciones de resistividad; ecuaciones 49 y 50) y 13.4 (interpretación de las mediciones).
- IEEE Std 81, IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa «resistividad aparente»?
Es el valor que se calcula con la resistencia medida para una separación dada. Si el suelo no es uniforme no es la resistividad de una capa en particular, sino una mezcla de lo que atraviesa la corriente. Se obtiene un valor por cada separación, y de la variación entre ellos se deduce cómo cambia el suelo con la profundidad.
¿Por qué no basta una medición en un solo punto?
Porque es raro encontrar un predio con resistividad uniforme en toda su área y a gran profundidad. IEEE 80 pide hacer pruebas en varios puntos y, si hay variaciones grandes o valores tan altos que sugieran un problema de seguridad, aumentar el número de lecturas.
¿Se puede medir dentro de un predio donde ya hay malla instalada?
Es difícil: los conductores enterrados distorsionan las lecturas. La guía indica que solo las lecturas superficiales cerca del centro de una malla muy grande se libran del efecto, y que a veces se hacen lecturas aproximadas fuera de la malla, con los electrodos ubicados de modo que minimicen su influencia.