Unidad 4: Pruebas de rutina a transformadores.
4.1 Pruebas de polaridad y relación de Transformación.
4.2 Pruebas de rigidez dieléctrica del aceite.
4.3 Pruebas de resistencia de aislamiento.
4.4 Pruebas al sistema de tierras.
4.5 Mantenimiento de transformadores.
4.1 Pruebas de polaridad y relación de Transformación. La relación de transformación se define como la relación de vueltas o de tensiones del primario al secundario, o la relación de corrientes del secundario al primario en los transformadores y se obtiene por la relación: Relación de Transformación.
Mediante la aplicación de esta prueba es posible detectar corto circuito entre espiras, falsos contactos, circuitos abiertos, etc. Respecto a la polaridad, es importante conocerla, porque permite verificar el diagrama de conexión de los transformadores monofásicos y trifásicos, más aun, cuando se tengan transformadores cuya placa se ha extraviado.
Método monofásico manual-analógico.
El método mas utilizado para llevar a cabo estas pruebas es con el medidor de relación de vueltas, Transformer Turn Ratio (T.T.R.), que opera bajo el conocido principio de que cuando dos transformadores que nominalmente tienen la misma relación de transformación y polaridad, y se excitan en paralelo, con la mas pequeña diferencia en la relación de alguno de ellos, se produce una corriente circulante entre ambos relativamente alta. El equipo para medición de relación de transformación (ver figura ), está formado básicamente; por un transformador de referencia con relación ajustable desde “0” hasta “130”, una fuente de excitación de corriente alterna, un galvanómetro detector de cero corriente, un vóltmetro, un ampermetro y un juego de terminales de prueba, contenidos en una caja metálica o de fibra de plástico. Para relaciones de transformación mayores de 130, a este equipo se le acoplan transformadores auxiliares.
Método digital En la actualidad existen medidores de relación de transformación diseñados a base de microprocesadores que nos permiten realizar la prueba de relación de transformación a transformadores trifásicos o monofásicos en menor tiempo, por su característica digital. Además cuenta con un sistema programado para su autoverificación; con este equipo se pueden hacer mediciones de relación de 0.08 a 2700.
Método por comparación de capacitancias. Un método para determinar la relación de transformación, es usando un probador de factor de potencia. Este método permite que la relación pueda ser medida con tensiones hasta de10 KV.
El método consiste en la medición y registro de la capacitancia actual (C1) del capacitor auxiliar (alrededor de 10,000 picofaradios) antes de conectarlo al transformador. El valor de la capacitancia del capacitor auxiliar podría no cambiar significativamente sobre el rango de temperatura encontrado durante el periodo de la prueba normal. Si la capacitancia medida en el capacitor auxiliar difiere de la de placa en un 0.1%, no se debe realizar la prueba con este método. El método también puede ser usadas con otros equipos pero reduce la precisión. En la siguiente figura se muestra la conexión del capacitor auxiliar a las terminales del equipo de factor de potencia para medir la capacitancia real o identificada como C1.
La medición de la relación de tensión de un transformador usando un probador de factor de potencia de 10 KV requiere de un capacitor auxiliar de rango y estabilidad adecuado. La capacitancia actual del capacitor auxiliar no es critica, sin embargo, esta podría ser del orden de los 10 nanofaradios. Es muy importante que el valor de la capacitancia no varié con los cambios de temperatura entre la prueba inicial y la final . Por esta razón, cuando la relación de transformación se determina mediante la medición de capacitancias usando este método, todas las pruebas deben ser realizadas en el menor tiempo posible.
La manera de calcular la relación de transformación es la siguiente:
Remplazando ecuaciones:
Comprobación del medidor de relación de transformación. En este procedimiento se describe la comprobación del medidor con capacidad de relación hasta 130. El medidor cuenta con cuatro terminales para realizar las pruebas; dos de ellas denominadas de excitación (X1,X2), se identifican, porque el conductor es de sección grande y en sus extremos tiene un conector tipo "C" con tornillo para su sujeción y conducción; las otras dos terminales, se identifican porque el conductor es de sección pequeña y se denominan secundarias (H1,H2) y en sus extremos tienen conectores tipo mordaza. Hay tres formas para la comprobación del correcto funcionamiento del medidor, con esas, se detecta en forma rápida, cualquier alteración en las partes más vulnerables como son: las terminales y sus conectores, el circuito detector, y los medidores, etc.
a) Comprobación de balance Colocar los selectores en cero. Conectar entre sí H1 y H2. Asegúrese que los tornillos de los conectores "C" (X1, X2) no hagan contacto con el tope ni se toquen entre sí. Gire la manivela del generador hasta obtener 8 volts de excitación. Observe el galvanómetro detector, la aguja deberá permanecer al centro de la escala sobre la marca del cero. Si es necesario, ajuste a cero la aguja con un destornillador manteniendo los 8 volts de excitación, suelte la manivela y observe el galvanómetro detector.
b) Comprobación de la relación cero En las terminales de excitación (X1, X2), apriete los tornillos hasta el tope, hasta que hagan buen contacto con la cara opuesta, si es necesario coloque una arandela de cobre. Mantenga separadas las terminales X1 y X2 y deje las terminales H1 y H2 conectadas entre sí y los selectores en cero. Gire la manivela hasta obtener 8 volts; mientras gira observe el galvanómetro, ajuste el cuarto selector hasta lograrlo, manteniendo los 8 volts de excitación. El cuarto selector deberá indicar una desviación no mayor de 1/2 división. Esta comprobación puede hacerse aún cuando las terminales de excitación se tengan conectadas a un transformador bajo prueba.
c) Comprobación de relación unitaria Efectué el mismo proceso para las terminales de excitación del punto anterior. Conecte la terminal secundaria negra H1 a la terminal negra de excitación X1 y la terminal secundaria roja H2 a la terminal roja de excitación X2. Coloque los selectores en la lectura 1.000. Gire la manivela hasta obtener 8 volts de excitación y simultáneamente observe el galvanómetro, si la lectura no es uno exactamente ajustarla con el cuarto selector sin dejar de girar la manivela. Sí el cuarto selector indica lectura menor de cero, cambie los selectores hasta obtener una lectura de 0.9999; otra vez ajuste el cuarto selector hasta que la aguja marque cero. El equipo deberá leer 1,000 con casi la mitad de una división en el cuarto selector.
Comprobación de polaridad.
Conectado el medidor al transformador, coloque las carátulas del medidor en ceros y gire la manivela un cuarto de vuelta. Si la aguja del galvanómetro se desvía a la izquierda, la polaridad es substractiva, si desvía a la derecha, la polaridad es aditiva; en caso de polaridad aditiva, deberán intercambiarse las terminales H1 y H2, para adecuar el medidor a un transformador de esa polaridad.
4.2 Pruebas de rigidez dieléctrica del aceite.
4.3 Pruebas de resistencia de aislamiento. La resistencia de aislamiento se define como la oposición al paso de una corriente eléctrica que ofrece un aislamiento al aplicarle una tensión de corriente directa durante un tiempo dado, medido a partir de la aplicación del mismo y generalmente expresada en Megaohms (MΩ), Gigaohms (GΩ) o Teraohms (TΩ). A la corriente resultante de la aplicación de tensión de corriente directa, se le denomina "Corriente de Aislamiento" y consta de dos componentes principales: a) La corriente que fluye dentro del volumen de aislamiento es compuesta por: i) Corriente Capacitiva. ii) Corriente de Absorción Dieléctrica. iii) Corriente de conducción irreversible.
i).- Corriente Capacitiva.- Es una corriente de magnitud comparativamente alta y de corta duración, que decrece rápidamente a un valor despreciable (generalmente en un tiempo máximo de 15 segundos) conforme se carga el aislamiento, y es la responsable del bajo valor inicial de la Resistencia de Aislamiento. Su efecto es notorio en aquellos equipos que tienen capacitancia alta, como transformadores de potencia, máquinas generadoras y cables de potencia de grandes longitudes. ii).- Corriente de absorción dieléctrica.- Esta corriente decrece gradualmente con el tiempo, desde un valor relativamente alto a un valor cercano a cero, siguiendo una función exponencial. Generalmente los valores de resistencia obtenidos en los primeros minutos de una prueba, quedan en gran parte determinados por la Corriente de Absorción. Dependiendo del tipo y volumen del aislamiento, esta corriente tarda desde unos cuantos minutos a varias horas en alcanzar un valor despreciable; sin embargo para efectos de prueba, puede despreciarse el cambio que ocurre después de 10 minutos.
iii).- Corriente de conducción irreversible.- Esta corriente fluye a través del aislamiento y es prácticamente constante, predomina después que la corriente de absorción se hace insignificante. b) Corriente de Fuga.- Es la que fluye sobre la superficie del aislamiento. Esta corriente al igual que la Corriente de Conducción irreversible, permanece constante y ambas constituyen el factor primario para juzgar las condiciones del aislamiento.
Absorción dieléctrica La resistencia de aislamiento varía directamente con el espesor del aislamiento e inversamente al área del mismo; cuando repentinamente se aplica una tensión de corriente directa a un aislamiento, la resistencia se inicia con un valor bajo y gradualmente va aumentando con el tiempo hasta estabilizarse. Graficando los valores de resistencia de aislamiento contra tiempo, se obtiene una curva denominada de absorción dieléctrica; indicando su pendiente el grado relativo de secado y limpieza o suciedad del aislamiento. Si el aislamiento esta húmedo o sucio, se alcanzará un valor estable en uno o dos minutos después de haber iniciado la prueba y como resultado se obtendrá una curva con baja pendiente. La pendiente de la curva puede expresarse mediante la relación de dos lecturas de resistencia de aislamiento, tomadas a diferentes intervalos de tiempo, durante la misma prueba. A la relación de 60 a 30 segundos se le conoce como "Índice de Absorción", y a la relación de 10 a 1 minuto como "Índice de Polarización". Los índices mencionados, son útiles para la evaluación del estado del aislamiento de devanados de transformadores de potencia y generadores.
Factores que afectan la prueba. Entre los factores que afectan la prueba y tienden a reducir la resistencia de aislamiento de una manera notable son: la suciedad, la humedad relativa, la temperatura y la inducción electromagnética; para la suciedad, es necesario eliminar toda materia extraña (polvo, carbón, aceite, etc.) que esté depositada en la superficie del aislamiento; para la humedad, se recomienda efectuar las pruebas a una temperatura superior a la de rocío. La resistencia de aislamiento varía inversamente con la temperatura en la mayor parte de los materiales aislantes; para comparar adecuadamente las mediciones periódicas de resistencia de aislamiento, es necesario efectuar las mediciones a la misma temperatura, o convertir cada medición a una misma base.
Métodos de medición. Las mediciones se obtienen mediante un medidor de resistencia de aislamiento de indicación directa. Este equipo ha sido el instrumento estándar para la verificación de la resistencia de aislamiento existiendo tres tipos: Los accionados manualmente, los accionados por motor (ver Fig. ) y los de tipo electrónico y/o digital. El primer tipo es satisfactorio para efectuar pruebas de tiempo corto y los tipos motorizado y digital para pruebas en donde es necesario determinar los índices de absorción y polarización.
a) Método de tiempo corto.- Consiste en conectar el instrumento al equipo que se va a probar y operarlo durante 60 segundos. Este método tiene su principal aplicación en equipos pequeños y en aquellos que no tienen una característica notable de absorción, como son los interruptores, cables, apartarrayos, etc. b) Método de tiempo-resistencia o absorción dieléctrica.- Consiste en aplicar la tensión de prueba durante un período de 10 minutos, tomando lecturas a 15, 30, 45 y 60 segundos, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 minutos. Su principal aplicación es en transformadores de potencia y en grandes máquinas rotatorias dadas sus notables características de absorción.
Consideraciones. La medición de resistencia de aislamiento, es en sí misma una prueba de potencial, por lo tanto, debe restringirse a valores apropiados que dependan de la tensión nominal de operación del equipo que se va a probar y de las condiciones en que se encuentre su aislamiento. Si la tensión de prueba es alta, se puede provocar fatiga en el aislamiento. Las tensiones de prueba de corriente directa comúnmente utilizados son de 500 a 5,000 Volts. Las lecturas de resistencia de aislamiento disminuyen normalmente al utilizar potenciales altos, sin embargo para aislamiento en buenas condiciones, se obtendrán valores semejantes para diferentes tensiones de prueba. Si al aumentar la tensión de prueba se reducen significativamente los valores de resistencia de aislamiento, puede ser indicativo de que existen imperfecciones o fracturas en el aislamiento, posiblemente agravadas por suciedad o humedad, aún cuando también la sola presencia de humedad con suciedad puede ocasionar este fenómeno.
Principio de operación del medidor de resistencia de Aislamiento. Aún cuando existe una gran variedad de instrumentos para la medición de la resistencia de aislamiento, puede decirse que la gran mayoría utiliza el elemento de medición de bobinas cruzadas, cuya principal característica es que su exactitud es independiente de la tensión aplicada en la prueba: Los medidores de resistencia de aislamiento de los tipos manual y motorizado (ver Fig.2.3) consisten fundamentalmente de dos bobinas designadas como A y B montadas en un sistema móvil común con una aguja indicadora unida a las mismas y con libertad para girar en un campo producido por un imán permanente. En el caso de estos tipos de medidores de resistencia de aislamiento, el
sistema está sustentado en joyas soportadas en resortes y está exento de las espirales de control que llevan otros aparatos como los amperímetros y voltímetros.
La bobina deflectora A está conectada en serie con una resistencia R', quedando la resistencia bajo prueba conectada entre las terminales línea y tierra del aparato. Las bobinas A y B están montadas en el sistema móvil con un ángulo fijo entre ellas y están conectadas en tal forma que cuando se les alimenta corriente, desarrollan pares opuestos y tienden a girar el sistema móvil en direcciones contrarias. Por lo tanto, la aguja indicadora se estabilizará en el punto donde los pares se balancean. Cuando el aislamiento es casi perfecto o cuando no se conecta nada a las terminales de prueba no habrá flujo de corriente en la bobina A. Sin embargo, por la bobina B circulará un flujo de corriente y por tal razón, girará en contra de las manecillas del reloj hasta posicionarse sobre el entrehierro en el núcleo de hierro C. En esta posición la aguja indicadora estará sobre la marca del infinito.
Con las terminales de prueba en cortocircuito fluirá una corriente mayor en la bobina A que en la bobina B, por tal motivo un par mayor en la bobina A desplazará el sistema móvil en sentido de las manecillas del reloj, hasta posicionar la aguja indicadora en el cero de la escala. Cuando se conecta una resistencia entre las terminales marcadas como línea y tierra del aparato, fluirá una corriente en la bobina deflectora A y el par correspondiente, desplazará el sistema sacándolo de la posición del infinito hacia un campo magnético que aumenta gradualmente, hasta que se alcanza un balance entre los pares de las dos bobinas. Esta posición depende del valor de la resistencia externa que controla la magnitud relativa de la corriente en la bobina A. Debido a que los cambios en la tensión afectan las dos bobinas en la misma proporción, la posición del sistema móvil es independiente de la tensión. La función de la resistencia R' es limitar la corriente en la bobina A y evitar que se dañe el aparato cuando se ponen en cortocircuito las terminales de prueba.
En la figura 2.3 se muestra como se guarda la terminal de línea mediante una arandela metálica conectada al circuito de guarda, esto evita errores debido a fugas a través de la superficie del aparato, entre las terminales de línea y tierra. Básicamente lo que se hace, es proporcionar a la corriente de fuga un camino en derivación hacia la fuente de alimentación, que no pase por la bobina deflectora del aparato.
Uso de la guarda. Generalmente todos los medidores de resistencia de aislamiento con rango mayor de 1000 Megaohms (MΩ) están equipados con terminal de guarda. El propósito de esta terminal es el contar con un medio para efectuar mediciones en mallas de tres terminales (ver Fig. 2.4) en tal forma que puede determinarse directamente el valor de una de las dos trayectorias posibles. Además de esta finalidad principal, dicha terminal hace posible que los medidores de resistencia de aislamiento puedan utilizarse como una fuente de tensión de corriente directa con buena regulación, aunque con capacidad de corriente limitada. Así usando las conexiones indicadas en la figura 2.4, se medirá la resistencia “R21” directamente ya que las otras dos no entran en la medición por estar conectada la terminal 3 a guarda.
4.5 Mantenimiento de transformadores. RESUMEN MANTENIMIENTO A TRANSFORMADORES La necesidad del mantenimiento preventivo en las instalaciones eléctricas, tanto en las de Alta, Media y Baja tensión se multiplica en función de los daños que podría ocasionar su parada por avería, tanto se trate de instalaciones públicas como privadas.
NORMAS BASICAS PREVIAS Consejos básicos y generales: planificar con antelacion a la parada y desconexion del transformador de la red. recopilar informacion tecnica relativa al transformador revisar protocolo y equipos de seguridad necesarios seleccionar personal necesario para el mantenimiento. TAREAS DEL MANTENIMEINTO aunq ue cada instalacion tiene caracteristicas distintas a continuacion se presntan las habituales o las cuales se deben cumplir en la norma. desconectar el equipo del red tomando las medidas necesarias. comprobacion del sistema de seguridad por sobre temperatura. comprobacion del sistema de seguridad por sobre tension en el transformador. comprobacion de los sistemas de sobrecorriente y fuga a tierra comprobacion resto de indicadores Comprobación del nivel de aceite, así como posibles fugas. Prueba de Rigidez Dieléctrica del Aceite Comprobación, limpieza y ajuste de todas las conexiones eléctricas, fijaciones, soportes, guías y ruedas, etc. Comprobación y limpieza de los aisladores Comprobación en su caso del funcionamiento de los ventiladores Limpieza y pintado del chasis, carcasas, depósito y demás elementos externos del transformador susceptibles de óxido o deterioro. TRANSFORMADORES SECOS Pruebas Medición de resistencia óhmica de los devanados. Relación de transformación. Polaridad, desplazamiento angular y secuencia de fases. Pérdidas en vacío y corriente de excitación a tensión nominal. Tensión de impedancia y pérdidas debidas a la carga en la tensión nominal. Pruebas dieléctricas: tensión aplicada tensión inducida
resistencia de aislamiento Los transformadores secos se destacan, pues son ecológicamente insuperables, debido a la total ausencia de líquidos aislantes, no representan riesgo alguno de explosión o de contaminación, además del hecho de ser fabricados únicamente con materiales que no atacan el medio ambiente.Además de no necesitar mantenimiento, estos transformadores posibilitan diversas economías, a saber, en el proyecto eléctrico y civil cuando se los compara con los aislados en aceite de la misma potencia. Transformadores estándar IEC Los transformadores de distribución de este rango se utilizan para reducir las tensiones de distribución suministradas por las compañías eléctricas a niveles de baja tensión para la distribución de potencia principalmente en áreas metropolitanas (edificios públicos, oficinas, subestaciones de distribución) y para aplicaciones industriales. Los transformadores secos son ideales para estas aplicaciones porque pueden ser ubicados cerca del punto de utilización de la potencia lo cual permitirá optimizar el sistema de diseño minimizando los circuitos de baja tensión y alta intensidad con los correspondientes ahorros en pérdidas y conexiones de baja tensión. Los transformadores secos son mediambientalmente seguros, proporcionan un excelente comportamiento a los cortocircuitos y robustez mecánica, sin peligro de ningún tipo de líquidos, sin peligro de fuego o explosión y son apropiados para aplicaciones interiores o exteriores. TRANSFORMADORES SUMERGIDOS EN ACEITE Pruebas analizis fisico quimicos cromatografia de gases disueltos en aceite analisis de contenido proceso de filtrado y desgasificado pruebas de relacion de transformacion pruebas de resistencia de aislamiento pruebas factir potencia priebas de resistencia revision cambiadores inspeccion y pruebas de accesorios cambio de aceite Cuando se habla de transformadores en aceite lo más importante a la hora de realizar un mantenimiento de tipo preventivo, es la periódica revisión del aceite. ACEITES AISLANTES El Aceite Aislante cumple múltiples funciones en los transformadores eléctricos: mejora del aislamiento entre componentes del Transformador, homogenización de la temperatura interna y refrigeración, etc. DEGENERACION DEL ACEITE AISLANTE
El Aceite Aislante va degenerándose dentro del Transformador Eléctrico durante el funcionamiento normal del mismo. La degeneración dependerá de muchos factores, como el tipo de transformador, ubicación, carga y temperatura de trabajo, etc. La Contaminación de los Aceites Aislantes está básicamente relacionada con: Presencia de humedad en el Aceite (agua) Partículas: la fabricación de los transformadores implica la utilización de papales y celulosa, que pueden desprender pequeñas partes por vibración, etc. Oxidación: Esfuerzos de trabajo, puntos calientes, degeneración de las partículas y suciedad y descompensaciones provocan la generación de gases disueltos y oxidación del Aceite Aislante del transformador. ANALISIS ACEITES AISLANTES El Mantenimiento Preventivo de los Aceites Aislantes debe incluir el Análisis del Aceite, mediante diferentes pruebas que permitan conocer el estado funcional del mismo, que evite Fallas inesperadas de los Transformadores, con las consiguientes consecuencias económicas y de calidad en el servicio de suministro eléctrico. COMPROBACION ACEITES AISLANTES La toma de muestras para el análisis del Aceite Aislante desde ser realizada de forma segura y cuidadosa, para conseguir resultados reales.Las pruebas básicas que pueden hacerse a los Aceites Aislantes para transformador son: Test de Rigidez Dieléctrica: Consiste en la comprobación de la capacidad aislante del aceite del trasformador, mediante la extracción de una muestra y el uso de un aparato Comprobador de Rigidez Dieléctrica Agua disuelta en el Aceite: Medida en PPM, partes por Millón, y de efecto directo en la pérdida de la Rigidez Dieléctrica de la muestra. Neutralización/Acidez: Control de los niveles de ACIDO en el Aceite, como referencia del nivel de Oxidación del mismo. Turbiedaz/Color: Tanto la presencia de Agua como de otras partículas disueltas produce turbiedad en el Aceite Aislante. Partículas Disueltas: contaminación por todo tipo de suciedad. Gases Disueltos: El envejecimiento, junto con la degradación de las partículas por la temperatura y posibles descargas internas, generan diferentes gases dentro del transformador y en el aceite. Tesión Superficial: Valor Físico del Aceite, con relación con la viscosidad. MANTENIMIENTO DEL ACEITE AISLANTE Consejos para aumentar la duración de los Aceites Aislantes en los Transformadores Aunque en algunas ocasiones donde la degradación y contaminación del Aceite haga más cara su regeneración que su sustitución, vamos a dar una serie de consejos que eviten llegar a esa situación: Equilibrar adecuadamente los Transformadores logrará que el aceite cubra la totalidad de las partes del interior de los mismos.
Colocar filtros adecuados en los respiradores de los Transformadores, de forma que evite la entrada de la mayor cantidad posible de humedad, polvo y otras partículas. Comprobar el cierra de tapas, pasacables, mirilla, etc. Realizar pruebas, test y/o análisis periódicos para poder tomar acciones de mantenimiento El uso de Equipos de Purificación y Regeneración de Aceite Aislante permite devolver las características funcionales mínimas para continuar usándolo.
PRACTICA
Medición de la resistividad del terreno
¿Por qué es importante determinar la resistividad del terreno? Es necesaria para poder determinar el diseño de la conexión a tierra de instalaciones nuevas (aplicaciones en campo abierto) y de esa manera satisfacer las necesidades de resistencia de tierra. Es importante considerar que la composición, la humedad y la temperatura influyen en la resistividad del terreno. El terreno es rara vez homogéneo y la resistividad del mismo varía geográficamente y a diversas profundidades, sin embargo, las malas condiciones del terreno pueden superarse con sistemas de conexión a tierra más sofisticados.
Para que un sistema de conexión a tierra sea eficaz, debe estar diseñado para soportar las peores condiciones posibles. El contenido en humedad cambia según la estación del año, varía en función de la naturaleza de las subcapas de la tierra y la profundidad del nivel de agua subterránea permanente. Dado que el terreno y el agua generalmente son más estables en estratos más profundos, se recomienda que las varillas de toma de tierra se coloquen lo más profundo posible en la tierra, si fuera posible, en el nivel de agua subterránea . Asimismo, las varillas de toma de tierra se deben instalar en un lugar donde exista una temperatura estable. ¿Cómo se calcula la resistividad del terreno? El procedimiento de medición que utilizaremos en esta nota es el método Wenner aceptado universalmente y desarrollado por el Dr. Frank Wenner, miembro de la agencia de estándares de
EE.UU. en 1915. (F. Wenner, A Method of Measuring Earth Resistivity; Bull, National Bureau of Standards, Bull 12(4) 258, p. 478-496; 1915/16.) Formula: ρ = 2 p A R (ρ = La resistividad media del suelo a la profundidad A en ohm—cm) p = 3.1416 A = La distancia entre los electrodos en cm R = El valor de la medición de la resistencia desde el instrumento de medición en ohms Nota: Divide Ohms-cm entre 100 para convertirlos en Ohms-m Ejemplo: Ha decidido instalar varillas de toma de corriente de tres metros de longitud en su sistema de conexión a tierra. Para medir la resistividad del terreno a tres metros de profundidad es necesario dejar una separación entre los electrodos, que en este caso sería de tres metros. Para medir la resistividad del terreno, inicie el comprobador Fluke 1625 y lea el valor de la resistencia en Ohms. Supongamos que en este caso el valor de resistencia es de 100 Ohms. De acuerdo a esto, en este ejemplo sabemos que: A R Por tanto, r= 2 r = 2 r= 1885 Ωm
= = la x x
resistividad p x 3.1416 x 3
3 100 del
terreno A
m
x
x 100
metros Ohms sería: R Ohms
¿Cómo se mide la resistividad del terreno? Deberá conectar el medidor de resistencia de tierra tal como se muestra en la imagen.
Se deben colocar 4 picas en línea recta equidistantes entre sí, la distancia entre las picas debe ser de al menos el triple del valor de profundidad de la pica. De esta manera si la profundidad de la pica es de 30 cm la distancia mínima entre las picas deberá de ser de 91 cm. El Fluke 1625 genera una corriente conocida a través de las dos picas exteriores y se mide la caída en el potencial de tensión entre las dos picas interiores. Mediante la Ley de Ohm (V = IR), el comprobador Fluke calcula de forma automática la resistividad del terreno. Algunas piezas de metal enterradas o acuíferos subterráneos pueden distorsionar o invalidar los resultados de la medición, por lo que es recomendable realizar mediciones adicionales girado los picos de prueba 90 grados, de esta manera se puede producir un perfil que te ayuda a determinar un sistema de resistividad del terreno adecuado. Las mediciones también se pueden ver afectadas por la existencia de corrientes de tierra y sus armónicos. Para impedir que esto ocurra, elFluke 1625 emplea un sistema de control automático de frecuencia, el cual selecciona automáticamente la frecuencia de medición con la mínima cantidad de ruido que te permita obtener una lectura clara.
Método de la caída de potencial ¿Cuándo se emplea este método? Se usa para medir la capacidad que tiene un sistema de conexión a tierra o un electrodo individual de disipar energía de una instalación.
¿Cómo se hace? Se debe desconectar el electrodo de tierra de su conexión a la instalación. Después, conecta el comprobador al electrodo de tierra. A continuación, para realizar la comprobación por el método de caída de potencial de 3 hilos, se colocan dos picas en el terreno en línea recta alejadas del electrodo de tierra. Habitualmente, una separación de 20 metros es suficiente. ¿Cómo se colocan las picas? Es muy importante que la sonda se coloque fuera del área de influencia del electrodo de conexión a tierra que se está comprobando y de la toma de tierra auxiliar para evitar que nuestras mediciones se invaliden. En la tabla de abajo se muestra la ubicación adecuada de la sonda (pica interna) y la toma de tierra auxiliar (pica externa).
El Fluke 1625 genera una corriente conocida entre la pica exterior (pica auxiliar) y el electrodo de tierra y, mide, de forma simultánea, la caída de potencial entre la pica interior y el electrodo de tierra. Mediante la Ley de Ohm (V = IR), el medidor calcula de forma automática la resistencia del electrodo de tierra.
Medición selectiva Este método es similar al método de comprobación de caída de potencial, pero a diferencia de éste último es más rápido y seguro, ya que el electrodo de tierra no necesita desconectarse de la instalación. No es necesario que el técnico se ponga en peligro al desconectar la conexión a tierra, ni que ponga en peligro a otras personas o equipos eléctricos en una instalación sin toma de tierra.
Este método es mucho más seguro y rápido. ¿Cómo hacerlo? Al igual que con el método de caída de potencial, se colocan dos picas en el terreno, en línea recta y alejadas del electrodo de tierra, habitualmente, una separación de 20 metros es suficiente, después se conecta el comprobador al electrodo de tierra bajo prueba, con la ventaja de que no hay que efectuar la desconexión con la instalación. En lugar de esto, se coloca una pinza especial alrededor del electrodo de tierra, lo que elimina los efectos de las
resistencias paralelas en un sistema de conexión a tierra, por lo tanto, sólo se efectúa la medición en el electrodo de tierra en cuestión. Conecte el comprobador de resistencia de tierra 1625 tal y como se muestra en la imagen. Pulsa START (Iniciar) y lee el valor de RE. Ése es el valor de resistencia real del electrodo de tierra que se está comprobando. Si se debe medir la resistencia total del sistema de conexión a tierra, entonces es necesario medir cada resistencia de electrodo de tierra; para ello, es necesario colocar la pinza alrededor de cada electrodo individual. De esta forma, se puede determinar la resistencia total del sistema de conexión a tierra mediante cálculos.
La comprobación de resistencias de electrodos de conexión a tierra individuales en torres de transmisión de alta tensión con cables estáticos o de conducción de tierra elevados, requiere la desconexión de estos cables. Si una torre tiene más de una conexión a tierra en su base, se deberán desconectar y comprobar una por una. No obstante, el Fluke 1625 cuenta con un accesorio opcional, un transformador de corriente tipo pinza de 320 mm de diámetro, que puede comprobar las resistencias individuales de cada pilar, sin tener que desconectar ningún cable de conexión a tierra ni cables estáticos o de conducción de tierra elevados.
Medición sin picas El comprobador de resistencia de tierra Fluke 1625 también puede comprobar las resistencias de lazos de tierra en sistemas con varias puestas a tierra, simplemente con el uso de las pinzas amperimétricas.
Esta técnica de medición elimina la peligrosa y larga tarea de desconectar las tomas de tierra paralelas, así como el proceso de encontrar los lugares adecuados de las picas auxiliares. Puede efectuar comprobaciones de puesta a tierra en lugares que no hubiera considerado con anterioridad: dentro de edificios, en torres de alta tensión o en cualquier lugar donde no haya acceso al terreno. Se colocan dos pinzas alrededor de la varilla de toma de tierra o del cable de conexión y ambas se conectan al comprobador. No se emplean picas. Una de las pinzas induce una tensión conocida y la segunda mide la corriente. El comprobador determinará automáticamente la resistencia del lazo de tierra en esta varilla de toma de tierra. Si sólo hay una ruta a tierra, como ocurre en muchas aplicaciones domésticas, el método sin picas no proporciona resultados adecuados por lo que se debe emplear el método de caída de potencial.
Las mediciones sin picas sólo comprueban las resistencias de varillas de toma de tierra individuales conectadas en paralelo a los sistemas de conexión a tierra. Si el sistema de conexión a tierra no está en paralelo a la tierra, entonces tendrá un circuito abierto o estará midiendo una resistencia de lazo de tierra.
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