Mejora la eficiencia de tus electrodos de tierra: Tratamientos y soluciones

¡Hola a todos los entusiastas de la electricidad y la tierra! Hoy vamos a adentrarnos en el fascinante mundo de la resistividad del suelo y cómo afecta a la conexión a tierra de nuestros electrodos. ¿Sabías que la resistencia de un electrodo de tierra no solo depende de su profundidad y área de superficie, sino también de la resistividad del suelo en el que se encuentra? En este artículo, exploraremos cómo influyen diferentes factores, como la temperatura, la humedad y la composición del suelo, en la resistividad y qué podemos hacer al respecto.

La resistividad del suelo juega un papel clave en la determinación de la resistencia de nuestros electrodos de tierra. Se puede calcular utilizando la fórmula:

Resistencia = resistividad x longitud/área.

Pero, ¿qué es exactamente la resistividad del suelo? Bueno, es una medida de la capacidad del suelo para resistir el flujo de corriente eléctrica. Depende de varios factores, como la temperatura, la humedad, los minerales presentes y la composición del suelo en sí.

Es importante tener en cuenta que la resistividad del suelo puede variar a lo largo del año debido a cambios estacionales en la humedad y la temperatura. Por ejemplo, el suelo completamente seco puede convertirse en un buen aislante si no hay presencia de electrolitos. Para ilustrar aún más esta variación, echemos un vistazo a la siguiente tabla que muestra cómo cambia la resistividad en una tierra compuesta de arcilla arenosa con diferentes temperaturas, variando de 20°C a -15°C.

Como se puede observar, la resistividad puede cambiar significativamente, pasando de 7200 a 130000 ohmios-centímetros en estas condiciones de temperatura. Dado que la temperatura y la humedad son más estables a mayores profundidades en el suelo, es recomendable enterrar nuestros electrodos a una distancia considerable para obtener una conexión más confiable.

En algunos casos, la resistividad del suelo puede ser tan alta que lograr una resistencia baja en la conexión a tierra puede requerir sistemas más elaborados o incluso aumentar periódicamente el contenido de electrolitos en el suelo. Aquí es donde entra en juego el tratamiento con sal. Se pueden utilizar sales como el sulfato de cobre y el carbonato de sodio para reducir la resistividad del suelo. También se recurre a la bentonita, un silicato de aluminio que es altamente conductivo y tiene la capacidad de retener la humedad. La bentonita se utiliza con frecuencia para rellenar el área que rodea la varilla de tierra, especialmente en suelos arenosos o rocosos.

Como puedes ver, la resistividad del suelo desempeña un papel crucial en la conexión a tierra. Comprender cómo influye en nuestros sistemas nos ayuda a tomar decisiones más informadas y a asegurarnos de que nuestras instalaciones sean seguras y eficientes. Si te ha interesado este tema o tienes alguna pregunta, ¡no dudes en dejar tus comentarios! ¡Estamos aquí para ayudarte en todo lo que necesites! ¡Hasta nuestro próximo viaje a tierras conductivas!

Cómo medir de manera precisa la resistencia a tierra del electrodo

¡Saludos, apasionados de la electricidad y la medición! Hoy nos sumergiremos en el fascinante mundo de la resistencia a tierra del electrodo. Antes de instalar cualquier equipo electrónico, es crucial medir esta resistencia para garantizar un funcionamiento óptimo. Pero no se preocupen, ¡aquí estamos para explicarles todo de manera sencilla!

Para medir la resistencia a tierra, existen instrumentos disponibles en el mercado, como los que utilizan el método del 62% o la caída de potencial. Veamos cómo funciona: en la imagen, la varilla 1 representa el electrodo de tierra que estamos evaluando. La diferencia de potencial se mide entre las varillas 1 y 2, mientras que el flujo de corriente se registra entre la 1 y la 3. La clave está en colocar la varilla 2 a un 62% de la distancia entre el electrodo bajo prueba (1) y la varilla 3. De esta manera, obtenemos una medida precisa de la resistencia del suelo.

En la siguiente imagen, veremos cómo se lleva a cabo la medición de la resistencia de tierra de una varilla utilizando un ingenioso instrumento llamado megger. Este dispositivo especial genera un voltaje y permite que una corriente circule a través de la tierra. Conociendo el voltaje y la corriente, el megger calcula la resistencia según la famosa ley de Ohm: R = V/I. ¡Todo encaja perfectamente!

Ahora, echemos un vistazo a una gráfica que ilustra la relación entre la medida de 18.6 metros (62 pies) y la resistencia máxima de 25 ohms establecida por el Código para un solo electrodo. Observen cómo la curva se eleva desde cero hasta un área plana y, a partir de ahí, la resistencia aumenta rápidamente. Es importante comprender estos valores para asegurar que nuestra instalación cumpla con las normas establecidas.

¡Y eso es todo, queridos entusiastas! Ahora sabemos la importancia de medir la resistencia a tierra del electrodo antes de instalar cualquier equipo electrónico. Con los métodos adecuados y los instrumentos correctos, podemos garantizar un rendimiento óptimo y una conexión segura. Si les ha gustado este artículo o tienen alguna pregunta, ¡no duden en dejar sus comentarios! Estaremos encantados de responder a todas sus inquietudes. ¡Hasta la próxima aventura en las instalaciones eléctricas residenciales!

Qué es reactancia capacitiva y cuál es su fórmula

¿Qué es reactancia capacitiva y cuál es su fórmula?

La tercera componente de la corriente alterna es la reactancia capacitiva. ¿Qué es reactancia capacitiva y cuál es su fórmula? La reactancia capacitiva se define como la oposición al flujo de corriente alterna debida a la capacitancia. Y ésta a su vez es la oposición a los cambios de voltaje y también se mide en ohms. Los condensadores, también llamados capacitores, introducen una capacitancia o capacidad en el circuito de corriente alterna.

X_c = 12𝛑ƒC

En donde:

          X_c = reactancia capacitiva

          ƒ = frecuencia

          C = capacitancia

Los capacitores consisten en dos superficies de metal separadas por un dieléctrico o material aislante. Su función eléctrica es la de acumular electrones en las dos placas del capacitor. Los problemas causados por la capacitancia en el circuito son menores para el sistema de conexión a tierra. La corriente debido a la capacitancia almacenada en el circuito se mide a menudo en fracciones de amperes y volts. Estos microamperes y microvolts son importantes en las operaciones microelectrónicas y equipos con microprocesadores, tales cmo las computadoras.

Impedancia

La resistencia, la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva ofrecen oposición al flujo de la corriente en un circuito de corriente alterna. Para encontrar la oposición total al flujo de corriente en un circuito de corriente alterna es necesario sumar vectorialmente la resistencia, la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva, todas medidas en ohms.

Ver también: Qué es inductancia y reactancia inductiva en corriente alterna

La suma de estos componentes se conoce como impedancia y su símbolo es “Z”. El término impedancia y su símbolo se usan muchas veces en la puesta a tierra de circuitos de corriente alterna. Se refiere a la oposición al flujo de corriente. Cuando el Código una la frase “baja impedancia” indica una trayectoria de baja oposición al flujo de corriente.

Z = R2 +(XL + Xc)2

En donde:

          R = resistencia

          X_L = reactancia inductiva

          X_C = reactancia capacitiva

Amperes y dispositivos de protección contra sobrecorriente

En los circuitos en paralelo, como los que usamos en las instalaciones eléctricas residenciales, si el voltaje se mantiene constante, la impedancia disminuye y tiene como resultado un incremento de la corriente. ¿Por qué debemos incrementar la corriente en el circuito de tierra?

La corriente activa los dispositivos automáticos de protección. El peligro existe durante el tiempo en que dura la falla. Si la impedancia es alta la falla durará más tiempo. Si la impedancia es baja se activará el interruptor de circuito en forma inmediata. La mejor manera de expresarlo es mediante una pequeña “Z” y una “I” grande.

Qué es inductancia y reactancia inductiva en corriente alterna

La reactancia inductiva en un circuito de corriente alterna se debe a la inductancia del circuito. Eso a su vez origina el campo magnético producido por la corriente alterna. Y cuando la corriente alterna circula a través de un conductor se genera un campo magnético. Entonces, La inductancia la produce la corriente alterna, al cambiar de dirección y magnitud. Esto hace que la magnitud de los campos magnéticos ascienda y disminuya. La reactancia inductiva es la oposición que presenta un inductor al flujo de corriente.

X_L = 2πƒL

En donde:

          X_L = reactancia inductiva

          ƒ = frecuencia

          L = inductancia

Cuando las líneas de fuerza magnética suben y baja de valor, cortan el conductor. Y eso inducen en el conductor un voltaje de corriente alterna directamente opuesto al voltaje aplicado. Este voltaje inducido se expresa por la ley de Lenz. Y representa el sobrevoltaje transitorio o voltaje de pico generado por cualquier cambio en el flujo de corriente:

E = -L di/dt

En donde:

          E = voltaje inducido

          L = inductancia

          di = cambio de flujo de corriente

          dt = unidad de tiempo

Cuando esta inducción ocurre en un conductor individual se llama autoinductancia. Y cuando ocurre entre dos o más conductores se le llama inducción mutua.

Qué es inductancia y reactancia inductiva en corriente alterna

La inducción es un efecto relacionado con la corriente en un sistema de corriente alterna. Cuando se encuentra presente una corriente alterna se genera un campo magnético que se eleva y disminuye, creando así la inducción. Ésta produce la reactancia inductiva, lo que crea una oposición al flujo de la corriente. La reactancia inductiva y la resistencia pura se miden en ohms.

Ver también: Georg Ohm y la resistencia eléctrica

El Código toma especial interés en la sección 300-20(a) Corrientes inducidas en cubiertas metálicas o conductores eléctricos. En esta sección el Código exige que los conductores de fase, el neutro y la tierra del equipo se instalen en el mismo conductor metálico para evitar la inducción mutua. Si ésta existe entonces se genera calor. Eso crea más oposición al flujo de corriente.

Qué es la resistencia pura al flujo de corriente

Símbolos de resistencia eléctrica

El primer componente de la corriente alterna es la resistencia pura u oposición al flujo de corriente. Los materiales conductores tienen resistencia y el tubo conduit ofrece también una resistencia al flujo de los electrones libres. Cuando los tubos conduit metálicos no se conectan o unen correctamente, ofrece una resistencia al circuito.

El calor producido también cambia la resistencia de los conductores.

Todos los materiales presentan cierta oposición al flujo de electrones o corriente eléctrica. Pero unos obstruyen la circulación más que otros. Esto se debe a que en los átomos de algunos materiales los electrones externos son cedidos con relativa facilidad. Eso disminuye la resistencia al paso de la corriente. Por definición, la resistencia eléctrica es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente o flujo de electrones.

La resistencia pura al flujo de corriente y la tierra física

Como sabemos, la corriente eléctrica circula con relativa facilidad en los metales. Por ello, se utilizan en la construcción de circuitos para conducir la energía eléctrica y se denominan conductores.

Ver también: 4 factores que influyen en la resistencia eléctrica

En cambio, existen otros materiales, con el hule, la madera, el plástico, el vidrio, la porcelana, la seda y el corcho, que presentan gran dificultad para permitir el paso de la corriente. Por eso reciben el nombre de aislantes o dieléctricos. Los alambres de conexión de los circuitos casi siempre están protegidos con hule o algún recubrimiento aislante plástico a fin de evitar que la corriente pase de un alambre a otro al ponerse accidentalmente en contacto.

En el caso de la tierra física, la resistencia del electrodo de tierra varía no sólo por su composición química sino también depende de la temperatura y la humedad del ambiente.

Para mantener una baja resistencia del sistema total, es necesario que cuando se instale un sistema de tierra, se asegure que la resistencia no aumentará en la trayectoria a tierra por medio de conexiones flojas o un circuito abierto.

Que te pareció descubrir qué es la resistencia pura al flujo de corriente?

¿Cómo calcular los valores de los circuitos eléctricos mixtos?

Cuando se tiene un circuito mixto, lo más recomendable es comenzar a reducir el circuito iniciando por las resistencias en paralelo hasta llegar a una forma sencilla, ya sea en serie o paralelo, para determinar corrientes, tensiones o bien potencias.

En el circuito de la Figura 1 se muestra una combinación de 3 resistencias en serie que son R₁, R₅ y R₆, con tres resistencias en paralelo R₂, R₃ y R₄. Los valores de cada resistencia son los siguientes: R₁, R₃ y R₅=100Ω y R₂, R₄ y R₆=1kΩ. Entre los puntos A y B se aplican 70 V.

A continuación se determinarán los siguientes parámetros I_TOTAL, IR₂ y VR₆. Recuerda que para poder determinar una corriente es necesario aplicar la Ley de Ohm, entonces necesitas conocer la tensión aplicada al circuito y la resistencia, por lo que es necesario reducir el circuito para obtener la resistencia en los puntos A y B. Aplica la ecuación para determinar la resistencia equivalente:

En este caso queda de la siguiente manera:

La representación del circuito es como se muestra en la Figura 2.

El siguiente paso es sencillo debido a que sólo debes sumar de forma algebraica las resistencias en serie.

Con el anterior resultado, ya es posible aplicar de forma directa la Ley de Ohm, para determinar la I_TOTAL.

Para determinar la corriente que pasa por la R₂, aplica la ecuación del divisor de corriente, válida en sólo dos resistencias en paralelo, por lo que debes hacer una segunda reducción del circuito; esta vez sólo obtendrás el valor equivalente de las resistencias R₃ y R₄ de la Figura 1.

Ver también: 3 componentes de un circuito eléctrico y 4 formas de combinarlos

El circuito se reduce como se muestra en la Figura 3.

Ahora, aplica la ecuación del divisor de corriente que se comentó anteriormente; toma como referencia la resistencia opuesta a la analizada, entre la suma de ambas resistencias por la corriente que entra a ellas, la ecuación queda entonces de la siguiente manera:

Finalmente para obtener la tensión en la resistencia 6, o como se conoce comúnmente VR₆, puedes tomar la corriente I_TOTAL, cuyo valor fue de 0.0545 A o bien 54.5mA y usando la Ley de Ohm en términos de corriente y resistencia obtendrás el parámetro buscado.

Tener todos los valores de resistencias simplifica de gran manera la obtención de sus parámetros; por ejemplo fácilmente podríamos pensar que es posible indicar el valor de la tensión en R₂, debido a que conocemos su valor y también la corriente que circula por ella; esto se puede determinar de forma directa, aunque esté en paralelo con otras dos.

Para finalizar, se obtendrá el valor de E_Req y la potencia de ese grupo de resistencias.

Como ves, se pueden determinar las corrientes, tensiones y potencias de cada una de las resistencias, siempre y cuando tengas presentes los fenómenos eléctricos a los cuales obedece su comportamiento.

Es importante mencionar que los resultados de los parámetros eléctricos obtenidos, fueron redondeados para no manejar más de 3 dígitos después del punto decimal, porque se podría tener una variación mínima si se toman valores con 4 o 5 dígitos después del punto decimal, al realizar las operaciones.

2 métodos para la medición de sistemas de puesta a tierra

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:

Ver también: 7 factores que determinan la resistividad del suelo

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.

Medición de la resistividad del suelo

La resistividad del suelo se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad y grueso de la roca en estudios geofísicos, así como para encontrar los puntos óptimos para localizar la red de tierras de una subestación, sistema electrónico, planta generadora o transmisora de radiofrecuencia.

Asimismo, puede ser empleada para indicar el grado de corrosión de tuberías subterráneas. En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosión.

La resistividad del terreno puede obtenerse mediante toma de muestras directas, o mediante el uso de instrumentos de medición.

Para medir la resistividad del suelo se utiliza un equipo llamado telurómetro, terrómetro, megaomímetro, megaóhmetro, megóhmetro, o simplemente Megger de tierras. Cabe aclarar que la palabra Megger no es en realidad el nombre del aparato, sino el nombre de una empresa fabricante de equipos de pruebas eléctricas.

Estos equipos inyectan una corriente de frecuencia diferente a 60 Hz para evitar medir voltajes y corrientes de ruidos eléctricos. Por ejemplo, si estamos cerca de una subestación o de una línea en servicio, y vamos a realizar mediciones de resistividad y resistencia de tierra, con un aparato de 60 Hz, dichos sistemas van a inducir corrientes por el suelo debido a los campos electromagnéticos de 60 Hz y darán una lectura errónea. De igual manera sucede cuando los electrodos de prueba están mal conectados o tienen falsos contactos, darán señales falsas de corriente y tensión. Si hay corrientes distintas a las que envió el aparato, éste leerá otras señales de tensión y corriente que no son las adecuadas.

El Telurómetro es el equipo que sirve para realizar la medición de la resistividad del terreno

Un aparato inteligente lleva conductores blindados, coaxiales, tiene sistemas de filtraje, de análisis y mide lo que halla, pero esa información la analiza, la filtra y luego la deduce. Por ejemplo, para hacer una medición manda una señal de 100 Hz y mide; luego manda otra señal de 150 Hz y vuelve a medir; y puede seguir enviando otras altas frecuencias hasta que los valores van siendo similares, forma una estadística y obtiene un promedio.

Ver también: 7 factores que determinan la resistividad del suelo

Para usar este equipo se requieren 4 carretes de cable, de calibre 14 AWG, 4 electrodos (picas) de material de la dureza suficiente para ser hincados en la tierra con marro. Los de acero son de una longitud aproximada de 60 cm y un diámetro de 16 mm. Además de lo anterior es necesario contar con una cinta métrica.

Estos equipos cuentan con cuatro terminales: 2 de corriente (C1, C2) y 2 de potencial (P1, P2) que están marcadas en el aparato C1 P1 P2 C2. Antes de realizar mediciones, al igual que todos los equipos que usamos para medición, deben estar certificados y calibrados con una resistencia patrón.

El siguiente publicado en YouTube por Manuel Navarro nos muestra cómo se realiza una prueba de resistividad del terreno utilizando un telurómetro:

Para obtener una lectura promedio del sitio se deben hacer mediciones en un sentido, en otro a 90 grados del primero, y en el sentido de las diagonales.

En la medición de resistividad de un terreno es común encontrar valores muy dispares causados por la geología del terreno. Es una práctica común eliminar los valores que estén 50% arriba o abajo del promedio aritmético de todos los valores capturados.

7 factores que determinan la resistividad del suelo

Uno de los factores más importantes a considerar en el diseño de sistemas de tierra es la llamada resistividad del suelo, ya que es requisito conocerla para calcular y diseñar la puesta a tierra.

La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad, también conocida como resistencia específica del terreno. En su medición, se promedian los efectos de las diferentes capas que componen el terreno bajo estudio, ya que éstos no suelen ser uniformes en cuanto a su composición, obteniéndose lo que se denomina Resistividad Aparente, que para el interés de este artículo será conocida simplemente como Resistividad del Terreno.

En la NOM-022-STPS se define el término resistividad como la resistencia que ofrece al paso de la corriente un cubo de terreno de un metro por lado. De acuerdo con la NOM-008-SCFI su representación dimensional debe estar expresada en Ohm-m, cuya acepción es utilizada internacionalmente.

La Resistividad del Terreno varía ampliamente a lo largo y ancho del globo terrestre, estando determinada por:

1. Sales solubles. La resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos; esto es, por la cantidad de minerales y sales disueltas. Como ejemplo, para valores de 1% (por peso) de sal común (NaCl) o mayores, la resistividad es prácticamente la misma, pero para valores menores de esa cantidad, la resistividad es muy alta.
   
   
   
   
   
2. Composición propia del terreno. Depende de la naturaleza del mismo. Por ejemplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40 a 500 Ohm-m por lo que una varilla electrodo enterrada 3 m tendrá una resistencia a tierra de 15 a 200 Ω respectivamente. En cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 Ohm-m o más alta, y tratar de conseguir una resistencia a tierra de unos 100 Ohm o menos con una sola varilla electrodo es virtualmente imposible.
   
   
   
   
   
   
   Ver también: ¿Cuándo se requiere conexión a tierra en los sistemas eléctricos?
   
   
3. Estratigrafía. El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. En los 3 m de longitud de una varilla electrodo típica al menos se encuentran dos capas diferentes de suelos. Más adelante
   se mencionarán ejemplos de diferentes perfiles de resistividad donde se muestra ese fenómeno.
   
   
   
   
   
4. Granulometría. La porosidad y el poder retenedor de humedad de los materiales influye en la calidad del contacto del suelo con los electrodos. La resistividad aumenta proporcionalmente a mayor tamaño de los granos de la tierra. Por esta razón la resistividad de la grava es superior a la de la arena y ésta -a su vez- es mayor que la de la arcilla.
   
   
   
   
   
5. Estado higrométrico. El contenido de agua y la humedad influyen en forma apreciable. Su valor varía con el clima, época del año, profundidad y el nivel freático. Como ejemplo, la resistividad del suelo se eleva considerablemente cuando el contenido de humedad se reduce a menos del 15% del peso de éste. Pero, un mayor contenido de humedad del 15% mencionado, causa que la resistividad sea prácticamente constante. Y, puede tenerse el caso de que en tiempo de secas, un terreno puede tener tal resistividad que no pueda ser empleado en el sistema de tierras. Por ello, el sistema debe ser diseñado tomando en cuenta la resistividad en el peor de los casos.
   
   
   
   
   
6. Temperatura. A medida que desciende la temperatura aumenta la resistividad del terreno; el aumento se nota aún más al llegar a 0° C. A mayor cantidad de agua en estado de congelación, el movimiento de los electrolitos es menor, lo cual influye directamente en la resistividad del suelo.
   
   
   
   
   
7. Compactación. La resistividad del terreno disminuye al aumentar la compactación del mismo. Por ello, se procurará siempre colocar los electrodos en los terrenos más compactos posibles.
   
   
   
   
   

3 errores comunes al realizar instalaciones eléctricas

En muchas ocasiones, las instalaciones eléctricas residenciales se aprenden a ejecutar de forma empírica y esto trae como resultado que los instaladores no conozcan las Normas que nos ayudan a realizar instalaciones eficientes y seguras; lo anterior trae como resultado que se cometan varios errores de ejecución.

Ver también: La importancia de las Normas en los productos eléctricos

Algunos de los errores más comunes son los siguientes:

1. No respetar el código de colores. Uno de los errores más frecuentes en las instalaciones eléctricas, es el no hacer uso adecuado de los cables de colores, pues aunque parezca algo sin importancia, nos dificulta localizar circuitos y también entorpece el trabajo en el caso de que se necesite alguna reparación.
   
2. No utilizar la Ley de Ohm. Otra situación es el no calcular debidamente el amperaje al que van a trabajar los circuitos y no usar el calibre adecuado, es por ello que debemos entender muy bien la ley de Ohm y aplicarla correctamente. George Ohm descubrió que la cantidad de corriente que pasa por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito. Así pues, para un circuito dado de resistencia constante, la corriente y el voltaje son proporcionales. Esto significa que si se duplica el voltaje, se duplica la corriente. Pero si se duplica la resistencia de un circuito, la corriente se reduce a la mitad.
   
3. No usar el diámetro de ducto adecuado. Para evitarlo, debemos calcular cuántos hilos van a entrar en cada circuito y considerar el factor de relleno que marca la Norma NOM-001-SEDE en la tabla de Factor de Relleno. Las tuberías saturadas de cables se calientan provocando disminución de la vida útil de los materiales, fugas de energía eléctrica, e incluso riesgo de incendio.
   

¿Qué otros errores has visto que se comenten en las instalaciones eléctricas residenciales?

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El "efecto superficial" en los conductores eléctricos

Ya hemos visto que la resistencia es una propiedad física de los conductores, que se opone al flujo de los electrones libres. La resistencia aumenta al aumentar la longitud del conductor y por el contrario, desciende cuando aumentamos el calibre del mismo. Ocurre en todos los circuitos, ya sean de corriente directa, continua, o alterna.

Ver también: 4 factores que influyen en la Resistencia eléctrica

Sin embargo, cuando fluye corriente alterna en un conductor, la resistencia que éste presenta es un poco mayor que la resistencia que el mismo conductor presentaría a la corriente directa o continua. Existen dos razones para este aumento de resistencia, ambas se deben al hecho de que cuando fluye corriente alterna en un conductor, origina tensiones (fuerzas) dentro del conductor. Estas tensiones producen pequeñas corrientes independientes, llamadas corrientes circulantes, las cuales representan un aumento de resistencia en el conductor del circuito.

Además de producir corrientes circulantes, las tensiones originadas en un conductor por la corriente alterna, repelen al flujo de electrones libres hacia la superficie del conductor. Por lo tanto, fluye más corriente eléctrica en la superficie del conductor que en el centro del mismo. Es como si virtualmente se redujera el área transversal del conductor y, según hemos visto, una disminución del área transversal produce un aumento en la resistencia. La concentración de la corriente eléctrica cerca de la superficie de un conductor, recibe el nombre de efecto superficial.

Los electrones libres son empujados a la parte más superficial del alambre

Las perdidas en conductores debidas a corrientes circulantes y efecto superficial en circuitos de corriente alterna de 60 Hz, como los usados en las instalaciones eléctricas residenciales, no son muy significativas; por esta razón, se considerarán nulas, y afectan principalmente a los alambres ya que estos están formados por un sólo hilo. Los cables generalmente están formados por alambres trenzados a fin de reducir esas pérdidas por efecto superficial. Esto funciona porque al sumar las áreas superficiales de cada uno de los hilos se obtiene un área superficial mayor que la de un alambre del mismo calibre.

Efecto superficial comparado entre un alambre y un cable de siete hilos del mismo calibre.

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3 pasos para realizar la medición de la continuidad eléctrica con un multímetro

Para hacer una medición de continuidad eléctrica con el multímetro MUL-100 debes usar la función "resistencia".

Esta medición sirve para conocer si existe continuidad de un punto de la instalación eléctrica a otro punto, es decir, si la corriente eléctrica puede pasar fácilmente de un punto a otro de la instalación. Por ejemplo, podemos probar si un apagador funciona correctamente, o si un receptáculo o un aparato electrodoméstico se encuentra en cortocircuito.

Cuando se realiza la medición de la continuidad eléctrica de cualquier elemento de las instalaciones eléctricas residenciales, si el instrumento indica un valor en ohms, se concluye que la continuidad eléctrica es efectiva.

Ver también: Medición de resistencia eléctrica

Si en la pantalla nos indica sobrerrango, se concluye que la continuidad eléctrica no es efectiva.
El MUL-100 cuenta con una alarma audible de continuidad en la posición de los 200Ω; esta función es muy útil si por algún motivo se nos dificulta ver la lectura de la pantalla.

Para hacer la medición el multímetro se conecta de la misma manera como si se fuera a medir la resistencia eléctrica. Recuerda que cuando se verifique la resistencia en los circuitos, hay que tener cuidado de que estos se encuentren desenergizados y si existen capacitores de por medio, estos se encuentren completamente descargados.

Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Se conecta la punta negra en el jack COM y la punta roja en el jack VΩ.

2. Coloque la perilla rotatoria en la posición deseada y conecte las puntas.

3. Si la resistencia al ser medida excede el valor máximo del rango seleccionado aparecerá en la pantalla “1” indicando sobrerango.

En la siguiente entrada te mostraré otra medición que se encuentra relacionada con la función Resistencia del multímetro.

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4 pasos para realizar la medición de la resistencia eléctrica con un multímetro

Para medir la resistencia al movimiento de la electricidad en las instalaciones eléctricas residenciales, debes utilizar un instrumento llamado ohmetro (u ohmímetro), calibrado en la función y rango adecuados. El multímetro MUL-100 cuenta con esta función.

Los pasos a seguir para hacer una medición exitosa son:

1. Selecciona la función en donde se indica el símbolo de ohms (Ω).


2. Conecta los cables de las puntas de prueba de acuerdo a las instrucciones (cable rojo en el jack rojo, y cable negro en el jack COM).


3. Conecta los cables en los extremos de la resistencia o del conductor que se va a medir.


4. Observa la carátula del instrumento, ahí se indicará el valor de la resistencia medido.

Ver también: Medición de la corriente alterna con el multímetro de gancho

Es muy importante que cuando se efectúe la medición de la resistencia, la instalación eléctrica esté des-energizada, de lo contrario se puede dañar el equipo y además provocar un cortocircuito.
En la próxima entrega veremos otra medición realizada con el ohmetro.

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El Circuito Básico (la forma en que controlamos a la electricidad)

Para tener una corriente eléctrica en las instalaciones eléctricas, los electrones libres deben mantenerse en movimiento. Esto se logra fácilmente, si se usa una fuente de energía para aplicar cargas opuestas a los dos extremos del alambre. Entonces, la carga negativa repelerá los electrones en todo el alambre. En el lado positivo, los electrones serán atraídos a la fuente; pero por cada electrón que entre en la fuente, habrá otro electrón que ésta suministrará al alambre por el lado negativo. Por consiguiente, la corriente seguirá fluyendo a través del alambre en tanto se continúe aplicando las cargas eléctricas de la fuente de energía. A esto se llama circuito básico o cerrado. Una batería es una típica fuente de energía eléctrica.

El circuito debe ser completo o cerrado para que fluya la corriente.

Como podemos apreciar, en la fuente existe una diferencia de potencial (voltaje) entre sus extremos, una corriente eléctrica fluyendo dentro del conductor, el cual ofrece cierta resistencia al flujo de los electrones. Todas estas magnitudes pueden ser medidas. Ya sea que se diseñe, instale, opere o repare equipo eléctrico, debe conocerse la forma en que se pueden hacer estas mediciones en el circuito.

Ver también: 4 factores que influyen en la Resistencia eléctrica

En la siguiente entrada hablaremos sobre el aparato que sirve para medir estas magnitudes eléctricas (voltaje, corriente eléctrica y resistencia) en los circuitos de las instalaciones eléctricas residenciales.

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