Te presentamos algunos métodos para realizar la medición de la resistividad del suelo y su interpretación.
Anteriormente hablamos sobre la importancia que tiene el estudio y cálculo de la resistividad del suelo para el diseño de sistemas de tierra. También mencionamos los factores que la determinan como son: sales solubles, composición propia del terreno, estratigrafía, granulometría, estado higrométrico, temperatura y compactación.
En esta ocasión te explicaremos los métodos más utilizados para medir la resistividad del suelo.
1. Método de Wenner
En 1915, el Dr. Frank Wenner del U.S. Bureau of Standards desarrolló este método de prueba y la ecuación que lleva su nombre. Las mediciones de resistividad estarán determinadas por la distancia entre electrodos y la resistividad del terreno, y no por el tamaño y el material de los electrodos, aunque sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.
Para medir la resistividad del suelo se insertan los 4 electrodos en el suelo, en línea recta y a una misma distancia entre ellos. El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos: C1 y C2, mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos: P1 y P2. Estos electrodos están enterrados a una misma profundidad de penetración. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente del terreno, que es una función de esta resistencia y de la geometría del electrodo.
En la figura anterior se observa esquemáticamente la disposición de los electrodos, en donde la corriente se inyecta a través de los electrodos exteriores y el potencial se mide a través de los electrodos interiores.
La resistividad está dada por la siguiente expresión:
Donde
p: Resistividad promedio a la profundidad (A) en ohm-m
A: Distancia entre electrodos en metros
B: Profundidad de enterrado de los electrodos en metros
R: Lectura del terrómetro en ohms
Si la distancia enterrada (B) es pequeña comparada con la distancia de separación entre electrodos (A). O sea A > 20B, la siguiente fórmula simplificada se puede aplicar:
La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno en un radio igual a la separación de los electrodos.
Por ejemplo, si la distancia entre electrodos A es de 3 metros, B es 0.15 m y la lectura del instrumento es de 0.43 ohms, la resistividad promedio del terreno a una profundidad de 3 metros es de 8.141 ohm-m según la fórmula completa, y de 8.105 ohms-m siguiendo la fórmula simplificada.
Se insiste en que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para evitar la posible afectación por estructuras metálicas subterráneas. Con las lecturas obtenidas se calcula el promedio.
2. Método de Schlumberger
El método de Schlumberger es una modificación del método de Wenner, ya que también emplea 4 electrodos, pero en este caso la separación entre los electrodos centrales o de potencial (a) se mantiene constante, y las mediciones se realizan variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos interiores, a distancia múltiplos (na) de la separación base de los electrodos internos (a).
La configuración, así como la expresión de la resistividad correspondiente a este método de medición se muestra en la siguiente imagen.
Este método es de gran utilidad cuando requieres conocer las resistividades de capas más profundas, sin necesidad de realizar muchas mediciones. Se utiliza también cuando los aparatos de medición son poco inteligentes. Solamente se recomienda hacer mediciones a 90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras subterráneas.
El siguiente vídeo describe la forma de realizar la medición de la resistividad de un terreno:
Perfil de resistividad
La gráfica resultante de trazar el promedio de las mediciones de resistividad (R) contra distancia entre electrodos (a) se denomina perfil de resistividad aparente del terreno.
Para obtener el perfil de resistividad en un punto dado, casi siempre se utiliza el Método de Wenner con espaciamientos entre electrodos de prueba cada vez mayores. Por lo general, para cada espaciamiento se toman dos lecturas de resistividad en direcciones perpendiculares entre sí.
Ejemplos de perfiles de resistividad
Capa superficial arcillosa y húmeda, capa inferior rocosa. Perfil de resistividad ascendente. Lugar: Parte norte de la zona urbana de León, Guanajuato. Para simular su comportamiento se requiere por lo menos utilizar los valores de 2 capas.
Capa superficial muy seca, capa inferior arenosa. Perfil de resistividad descendente. Lugar: Zona urbana de Aguascalientes, Ags. Para simular su comportamiento se requiere por lo menos utilizar
los valores de 2 capas.
Terreno rocoso y seco. Perfil de resistividad plano. Lugar: Zona del cerro de la Bufa en Zacatecas, Zacatecas. Para simular su comportamiento se puede utilizar la resistividad promedio.
Terreno arcilloso, superficie seca. Perfil de resistividad descendente. Lugar: Zona urbana cerca del Río Silao en Irapuato, Gto. Para simular su comportamiento se usa el modelo de 2 capas.
Para obtener una resistencia de puesta a tierra adecuada en terrenos con resistividad elevada, se recomienda utilir electrodos especiales para terrenos de baja conductividad, electrodos profundos o bien anillos conductores perimetrales.
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