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Resistencia de puesta a tierra
Estime la resistencia de una varilla, de un grupo de varillas, de un conductor horizontal o de la malla de una subestación a partir de la resistividad del suelo, y obtenga esa resistividad con sus medidas de Wenner.
BS 7430:2011+A1:2015varillas y conductores horizontalesIEEE 80resistencia de la malla (Sverak) y suelo uniformeIEEE 81resistividad por el método de Wenner
Resultados
— Ω
— m
—
— Ω·m
— Ω·m
—
Gráficas
- Resistencia estimada
- Objetivo
- ρa medida
- Promedio
Cálculo y detalle
Cálculo paso a paso
Qué significa para su puesta a tierra
Para qué sirve
Para estimar, antes del diseño detallado, cuántas varillas o cuánto conductor necesita una puesta a tierra de una planta o de una subestación, y para interpretar en campo las medidas de resistividad: ver si el suelo se parece a uno uniforme o si cambia con la profundidad. También ayuda a juzgar si una resistencia medida con la prueba de caída de potencial es razonable para el electrodo instalado.
Cómo se calcula
BS 7430:2011+A1:2015una varilla (Dwight)
R = ρ / (2πL) · (ln(8L/d) − 1)Es la misma expresión de la edición de 1998 de BS 7430 (10.2).
BS 7430:2011+A1:2015varillas en paralelo
Rn = R · (1 + λα) / n · α = ρ / (2π · R · s)R es la resistencia de una varilla sola, s la separación y n el número total de varillas. λ depende de la disposición:
| Disposición | n | λ |
|---|---|---|
| En línea | 2 a 10 varillas | 1,00 · 1,66 · 2,15 · 2,54 · 2,87 · 3,15 · 3,39 · 3,61 · 3,81 |
| Cuadrado hueco | 2 a 10, 12, 14, 16, 18, 20 por lado | 2,71 · 4,51 · 5,48 · 6,14 · 6,63 · 7,03 · 7,36 · 7,65 · 7,90 · 8,32 · 8,67 · 8,96 · 9,22 · 9,40 |
En el cuadrado hueco el total de varillas es 4 · (n − 1). La norma supone que la separación es al menos igual a la longitud de las varillas, y admite λ = 1,66 para tres varillas en triángulo o en L. Los valores de λ son los de las tablas 2 y 3 de la edición de 1998.
BS 7430:2011+A1:2015conductor horizontal recto
R = ρ / (PπL) · (ln(2L² / (w · h)) + Q)Con P = 2 para un solo tramo y Q = −1 para platina o −1,3 para conductor redondo (edición de 1998, 10.3); w es el ancho o el diámetro y h la profundidad, ambos en metros. Para el conductor redondo, Q = −1,3 es el ln 2 − 2 de la fórmula de Dwight que recoge IEEE Std 142.
IEEE 80ecuación de Sverak
Rg = ρ · [1/LT + 1/√(20A) · (1 + 1 / (1 + h · √(20/A)))]LT es la longitud total enterrada (conductores más varillas), A el área de la malla y h su profundidad, válida entre 0,25 y 2,5 m. Una malla rectangular lleva siempre los conductores de su perímetro: cada dirección tiene ⌈lado/D⌉ + 1 conductores y la separación real es lado / ⌈lado/D⌉, nunca mayor que la pedida.
IEEE 80elevación de potencial
GPR = IG · RIG es la corriente de malla: la parte de la corriente de falla 3I0 que el electrodo drena a tierra remota después del factor de división Sf, no la corriente de falla total. Una parte vuelve por los cables de guarda y las pantallas.
IEEE 81método de WennerIEEE 80suelo uniforme
ρa = 4πaR / (1 + 2a/√(a² + 4b²) − a/√(a² + b²))Se reduce a ρa = 2πaR cuando b es pequeña frente a a. Para un modelo de suelo uniforme, IEEE 80 propone tomar el promedio de las resistividades aparentes o la semisuma del máximo y el mínimo. La herramienta marca alerta cuando el máximo supera 1,5 veces el mínimo: es un criterio propio para sugerir un modelo de capas, no un límite normativo.
Límites del cálculo
- Son estimaciones en suelo uniforme, no un diseño. El suelo real casi nunca es uniforme: la humedad, las capas y la temporada cambian el resultado.
- Una malla de subestación se diseña con un modelo de dos o más capas y con las tensiones de paso y de contacto de IEEE 80, que esta herramienta no calcula.
- Las fórmulas no consideran el conductor que une las varillas ni la interacción entre la malla y otros electrodos cercanos.
- No revisan el cumplimiento del RETIE.
- La resistencia real se comprueba con la prueba de resistencia de puesta a tierra después de construir.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la resistencia de puesta a tierra de una varilla?
Con la fórmula de Dwight, que recoge BS 7430: R = ρ / (2πL) · (ln(8L/d) − 1), donde ρ es la resistividad del suelo, L la longitud enterrada y d el diámetro de la varilla. Una varilla de 2,4 m y 5/8 de pulgada en un suelo de 100 Ω·m da unos 40 Ω. La longitud pesa mucho más que el diámetro.
¿Cuántas varillas de puesta a tierra necesito?
Depende de la resistividad y de la resistencia que pida el diseño. Varias varillas en paralelo bajan la resistencia, pero no en proporción al número, porque se influyen entre sí; BS 7430 corrige ese efecto con un factor según su disposición, siempre que la separación sea al menos igual a la longitud de las varillas. En suelos de alta resistividad suele convenir más un conductor horizontal largo o una malla.
¿Cómo se calcula la resistividad del suelo con el método de Wenner?
Se clavan cuatro electrodos en línea con la misma separación a, se inyecta corriente por los extremos y se mide la tensión entre los centrales. Si los electrodos están poco enterrados frente a la separación, la resistividad aparente es ρ = 2π · a · R (IEEE 81). Midiendo con varias separaciones se ve cómo cambia con la profundidad; si cambia mucho, el suelo no es uniforme y hace falta un modelo de capas.
Diseñamos y medimos su puesta a tierra
Medimos la resistividad del suelo y la resistencia del sistema instalado, y diseñamos la malla de su subestación o la puesta a tierra de su planta con modelo de suelo, tensiones de paso y de contacto.