Puestas a tierras

TÉCNICAS MODERNAS PARA LA MEDICIÓN DE SISTEMAS DE
PUESTA A TIERRA EN ZONAS URBANAS
(EXTRACTO)
Ing. Ignacio Agulleiro
Prof. Miguel Martínez Lozano, MSc

1. INTRODUCCIÓN
El objetivo de este informe es resaltar la importancia de una buena puesta a
tierra, el porqué de su monitoreo y mantenimiento, y en particular, algunos
métodos (tradicionales y modernos) para llevar a cabo la medición de la
resistencia de la misma en diferentes tipos de instalación; principalmente
pequeñas y medianas.
Para realizar el estudio se revisaron y analizaron diferentes estándares
reconocidos como los de la IEEE (“Institute of Electrical and Electronics
Engineers”), publicaciones, manuales de equipos de medición y páginas en
Internet de algunos de los fabricantes de dichos equipos.
Con la información recopilada se explicaron algunas definiciones básicas
relativas a resistividad y resistencia, se realizó la descripción de los diferentes
métodos de medición de puesta a tierra, los diferentes factores que pueden
afectar su medición, así como la comparación entre ellos; que se resume en una
tabla. También se dedica una sección a la descripción de varios ejemplos donde
se ilustra cómo se ejecutan los métodos descritos en diferentes tipos de
instalaciones.

2. CONSIDERACIONES GENERALES
2.1. De la necesidad de la puesta a tierra [2]
Un buen sistema de puesta a tierra es necesario para mantener buenos niveles
de seguridad del personal, operación de los equipos y desempeño de los
mismos.
En sistemas de potencia la puesta a tierra mantiene la referencia necesaria. La
forma en que el sistema se conecta a tierra puede tener un gran efecto en la
magnitud de los voltajes de línea a tierra que deben ser mantenidos en
condiciones normales y bajo condiciones transitorias. En sistemas no puestos a
tierra, algunas tensiones pueden provocar fallas en el aislamiento de los equipos
y sistemas. La puesta a tierra del neutro del sistema permite la operación de
sistemas de protección basados en la detección de corrientes que circulan por
la misma, despejándose así el circuito bajo falla.
La puesta a tierra de los equipos se refiere a la conexión intencional de las
carcasas, bastidores o estructuras metálicas no portadores o transmisores de
corriente de los mismos, para lograr los siguientes propósitos:
• Mantener una diferencia de voltaje baja entre las diferentes estructuras
metálicas con lo que se busca resguardar al personal de cualquier choque
eléctrico. En el momento de una falla de un elemento energizado a un
bastidor, por ejemplo, el voltaje de dicho bastidor tiende a igualarse al del
conductor energizado, si el primero no está debidamente conectado a
tierra; constituyendo un serio peligro para el personal del área. Por
supuesto, esto debe combinarse con buenos relés de protección de falla a
tierra.
• Contribuir a un mejor desempeño de los sistemas de protección
• Evitar incendios provocados por materiales volátiles o la combustión de
gases al proveer un camino efectivo y seguro para las circulación de
corrientes de falla y descargas atmosféricas y estáticas y así eliminar los
arcos y elevadas temperaturas en los equipos eléctricos, que pueden
provocar tales incendios.
• Buen desempeño de equipos. En los sistemas o redes de computación
una buena puesta a tierra no sólo mantiene la seguridad del personal y
provee de un camino de baja impedancia para las corrientes de falla, sino
que también mantiene el mismo nivel de potencial de tierra en todas las
unidades del sistema, si estas están conectadas entre sí a tierra al mismo
tiempo. Si se tienen varios sistemas de alimentación en AC, cada uno
con su tierra separada se puede producir ruido en el sistema de tierra
conectado a las computadoras. En este caso se utiliza una malla de

referencia de señales para igualar el voltaje en un mayor rango de
frecuencia. Las carcazas de las computadoras se conectarán a esta malla
y a la barra de tierra del sistema. La malla se conectará también a la barra
de tierra principal.
Estas son, entre otras, las razones de la necesidad de un buen sistema de
puesta a tierra, así como de su mantenimiento.
2.2. Sobre resistividad y resistencia de puesta a tierra, así como de la
necesidad de su monitoreo [1]
Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar o realizar
mantenimiento de un sistema de puesta a tierra: Resistividad del suelo y
resistencia del sistema de puesta a tierra (electrodo, malla, etc)
La medición de resistividad es útil para los siguientes propósitos:
• Estimación de la resistencia de Puesta a Tierra de una estructura o un
sistema
• Estimación de gradientes de potencial incluyendo voltajes de toque y
paso
• Cálculo del acoplamiento inductivo entre circuitos de potencia y
comunicación cercanos
• Diseño de sistemas de protección catódica
La medición de la resistencia o impedancia de puesta a tierra así como los
gradientes de potencial en la superficie de la tierra debido a corrientes de tierra
es necesaria por diferentes razones, entre ellas:
• Determinar la resistencia actual de las conexiones a tierra
• Verificar la necesidad de un nuevo sistema de Puesta a Tierra
• Determinar cambios en el sistema de Puesta a Tierra actual. Se verifica si
es posible o no incorporar nuevos equipos o utilizar el mismo sistema de
puesta a tierra para protección contra descargas atmosféricas y otros
• Determinar los valores de voltajes de paso y toque y su posible aumento
que resulta de una corriente de falla en el sistema
• Diseñar protecciones para el personal y los circuitos de potencia y
comunicación.
2.2.1. Resistividad vs. Resistencia
Aun cuando pudiesen confundirse estos dos términos, tienen significados
diferentes. La eficiencia de un sistema de un electrodo enterrado (barra, jabalina,
malla, plato, etc) es evaluado en términos de resistencia. Es una medida de
cuán bien el electrodo puede dispersar corriente en el suelo circundante. La
propiedades eléctricas del suelo son descritas en términos de resistividad. Al

hacer una medición de resistencia, se está probando un sistema particular de
tierra. Al hacer una medición de resistividad se está haciendo una prueba al
propio suelo.
La resistencia es medida en Ohms. La resistividad es dada comúnmente en
Ohm-cms. La resistividad de un suelo determinado combinado con la
configuración del electrodo conforma la resistencia que dicho electrodo en
particular experimenta. En la práctica, la medición de resistividad es realizada
primero, para identificar un buen sitio para la puesta a tierra y hacer el cálculo
teórico para su diseño óptimo. Después se realiza la medición de resistencia
para verificar que se ha logrado el valor deseado según los requerimientos.
Por lo indicado anteriormente es de gran importancia que se investigue la
resistividad del suelo cada vez que se tenga como objetivo la instalación de un
sistema de puesta a tierra. La resistividad del suelo varía por muchas razones.
Entre ellas la profundidad desde la superficie, el tipo y la concentración de
químicos en el suelo, el contenido de humedad y la temperatura. En otras
palabras, la resistividad del suelo es aquella que posee el electrolito contenido
en el mismo. La presencia de agua en la superficie, por ejemplo, no indica
necesariamente una resistividad baja.
En el Anexo 1 se presentan los valores característicos de resistividad de
diferentes tipos de suelo, así como los efectos de la humedad y temperatura en
los mismos (tablas 10, 11 y 12 del IEEE Std 142-1991, cap. 4)
Debido a que la resistividad del suelo varia notablemente por el tipo de suelo, así
como por las condiciones climáticas, el sistema de puesta a tierra debe ser
diseñado para el peor caso posible.
Las características del suelo y el contenido de agua son más estables en
estratos más profundos, de allí que se recomiende que los electrodos sean
instalados lo más profundo posible en la tierra, alcanzando los estratos más
húmedos. Asimismo, deben ser instalados donde la temperatura es más estable.
Se debe tener en cuenta que el suelo con baja resistividad es normalmente más
corrosivo debido a la presencia de sales y agua. Por ello puede destruir los
electrodos y sus conexiones. De allí que se recomiende realizar una inspección
anual al sistema de puesta a tierra y medir su resistencia. Aunque ésta variará
dependiendo de la época o estación del año, un aumento >20% de la resistencia
de tierra debe ser investigado y tomar las medidas correctivas para bajar el valor
de la misma.
2.3. Resistencia de un electrodo y algunos arreglos de Puesta a Tierra
La resistencia de tierra de un electrodo esta compuesta de tres factores:
• La resistencia del propio electrodo (metal)

• La resistencia de contacto del electrodo con la tierra
• La resistencia del suelo, desde la superficie del electrodo hacia afuera, en
el espacio por donde circula la corriente, tierra circundante, desde el
electrodo hacia el infinito.
En Figura 1 se muestra un electrodo simple con su esfera de influencia
Figura 1: Esfera de influencia de un electrodo simple [8]
La resistencia del electrodo y su conexión es muy baja ya que los electrodos son
hechos de un material bastante conductivo y bajo en resistencia, como el cobre.
La resistencia de contacto del electrodo con la tierra es también bastante baja si
el electrodo está libre de pintura, grasa, etc, y el electrodo esta firmemente
enterrado.
En cuanto a la resistencia con la tierra circundante se tiene que ésta es la que
tiene mayor valor de las tres. El electrodo es rodeado por conos concéntricos de
un mismo espesor (como se observa en las figuras 1 y 2). Los conos más
cercanos al electrodo tienen menor área y por tanto mayor resistencia. Cada
cono subsecuente posee mayor área y contribuyen con menor resistencia.
Finalmente hay un punto donde la suma de los conos más lejanos no implica un
aumento apreciable en la resistencia total del electrodo de tierra.
Si consideramos un electrodo puntual en la superficie de un terreno homogéneo
de resistividad ρ (Figura 2), el potencial V1 a una distancia r1 del mismo (debido
a una corriente inyectada, I) será:

Figura 2: Electrodo simple y radios de influencia
V1 = (ρ.I) / 2π ∗ 1 / r1
Y a otra distancia r2 > r1, el potencial será:
V2 = (ρ.I) / 2π ∗ 1 / r2
La resistencia entre ambas capas será:
R = (V1-V2) / Z = ρ ∗ (r1 –r2) / 2π ∗ r1 ∗ r2
Al diferir r1 y r2 una cantidad muy pequeña, dr, se tiene:
R = ρ ∗ dr / 2π ∗ r∧2
De aquí se observa que la corriente I va atravesando sucesivamente capas o
conos cuyas resistencias decrecen con el cuadrado de la distancia. Por ello las
capas de mayor radio contribuyen poco en la resistencia total, que dependerá
esencialmente de las capas más próximas al electrodo.
En el Anexo 2 se tiene un ejemplo de un electrodo (jabalina) y la variación de la
resistencia a medida que nos alejamos del mismo (tabla 9 del IEEE Std 142-
1991, cap 4). Se observa que la contribución de resistencia en conos muy
alejados del electrodo es despreciable.
Factores como la resistividad, la longitud del electrodo y profundidad a la que es
enterrado y el diámetro del mismo, afectan la resistividad total del mismo.
Otro factor a tomar en cuenta cuando se trabaja con electrodos tipo jabalina es
la proximidad de unos con otros. Al trabajar en un arreglo de varios electrodos
en paralelo la resistencia total no se ve muy disminuida si estos están muy
próximos entre sí. Esto se debe a la resistencia mutua que provoca que la
corriente que circula por cada electrodo eleve el voltaje en los próximos a éste.
Como el voltaje es incrementado por el mismo valor de corriente, la resistencia
total es incrementada por la resistencia mutua entre electrodos. Este fenómeno

se debe tener en cuenta no sólo al diseñar el arreglo de los electrodos sino
también en el momento de colocar los electrodos de prueba a la hora de realizar
mediciones de resistencia de un sistema de puesta a tierra, como se verá más
adelante.
2.3.1. Arreglos o tipos de sistema de puesta a tierra
Existen dos tipos de sistemas de puesta a tierra; simples y complejos. Los
simples consisten en un electrodo aislado enterrado. Este sistema es el más
utilizado y se puede encontrar en sitios residenciales. Los sistemas complejos
consisten en un conjunto de electrodos interconectados, mallas, platos de tierra
y lazos o anillos de tierra. Estos últimos son instalados normalmente en
subestaciones, oficinas centrales y centros de telecomunicaciones.
En la Figura 3 se pueden ver algunos ejemplos de estos sistemas de puesta a
tierra.
Figura 3: Electrodos de Puesta a tierra [8]. A) Barra o jabalina; b) Arreglo de electrodos en
paralelo; c) Malla; d) Plato
2.4. Valores de Resistencia recomendados
Los valores recomendados por el Std IEEE 142-1991 [6] son los siguientes:
• Para grandes subestaciones, líneas de transmisión y estaciones de
generación: 1 Ohm

• Para Subestaciones de plantas industriales, edificios y grandes
instalaciones comerciales: 1-5 Ohm
• Para un electrodo simple: 25 Ohm
3. MÉTODOS TRADICIONALES PARA LA MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD DE
TIERRA
Se describirá un método para la medición de la resistividad de un terreno,
considerando que es homogéneo.
3.1. Método de los cuatro electrodos o método de Wenner
Este método fue desarrollado por Frank Wenner del US Bureau Of Standards en
1915 (F. Wenner, A Method of Measuring Earth Resistivity; Bull, National Bureau
of Standards, Bull 12(4) 258, s 478-496; 1915/16).
(a) (b)
Figura 4: (a) Megger e instalación de Electrodos [8] ; (b) Funcionamiento del Método Wenner.
En las Figuras 4 (a) y (b) se describe gráficamente el método de Wenner. Estos
electrodos deben ser colocados en línea recta a una misma distancia entre ellos,
a, y a una misma profundidad, b. Las mediciones dependerán de la distancia
entre electrodos y del contacto de estos con la tierra. La distancia b no debe
exceder un décimo de la distancia a.
El método consiste en inyectar una corriente conocida por los electrodos de
prueba C1 y C2. Entre los electrodos de prueba P1 y P2 se mide la diferencia de
potencial resultante de la inyección de corriente anterior. Con estos datos se
puede calcular la resistencia y el valor de la resistividad del terreno, a una
profundidad, b, será:
ρ= 2π * A * R si b << a

Donde: ρ = Resistividad promedio a la profundidad, b, (Ohm – cm)
π = constante 3.1416
a = distancia entre los electrodos (cm)
R = Resistencia medida por el Megger (Ohm)
Como los resultados de la medición son normalmente afectados por materiales
metálicos enterrados, se recomienda realizar la medición varias veces
cambiando el eje de los electrodos unos 90°. Cambiando la profundidad y
distancia de los electrodos se puede tener un valor de resistividad más
aproximado al real y con ello un mejor diseño del sistema de puesta a tierra a
construir.
La medición de la resistividad del suelo es comúnmente distorsionada por la
existencia de corrientes de tierra y sus armónicas. Para corregir esto, muchos
equipos tienen un sistema de control de frecuencia que permite seleccionar la
frecuencia de medición con la menor cantidad de ruido y así obtener una
medición clara.
Existen otros métodos y fórmulas más elaboradas para terrenos no
homogéneos, pero en este informe sólo se presenta el método Wenner.
4. MÉTODOS TRADICIONALES PARA LA MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE
UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
En este informe se presentan los métodos más comunes en la medición de
resistencia de puesta a tierra de sistemas pequeños y medianos principalmente,
donde el valor de la resistencia puede ser hasta de 25 Ohms.
4.1. General (voltaje, frecuencia y corriente utilizadas normalmente)
La resistencia de un electrodo de tierra normalmente es determinada con
corriente alterna o corriente directa periódicamente alternada para evitar la
posible polarización de los electrodos causados por la corriente directa.
En cuanto a la frecuencia utilizada por muchos de los equipos de medición, se
tiene que está en el rango de 50 a 150 Hz (muchas veces entre 93 y 128 Hz),
para sistemas pequeños y medianos. El conocimiento de la frecuencia de
medición permite al equipo descartar o neutralizar las tensiones perturbadoras
que se acerquen, con igual frecuencia, con la tensión generada por el propio
instrumento. El uso de estos instrumentos se limita en la práctica a la verificación
de puestas a tierra pequeños y medianos.
En el caso de sistema eléctricos de gran tamaño en las áreas de distribución y
transmisión el uso de bajas frecuencias (20 a 600 Hz) es el más utilizado y
determina el valor estático de la puesta a tierra. Sin embargo, la mayoría de los

fenómenos dinámicos que afectan a un sistema de transmisión o distribución de
energía eléctrica, denotan una alta frecuencia. Así tenemos, por ejemplo, que las
sobretensiones atmosféricas, las fallas a tierra, las sobretensiones de maniobra,
etc. se ven caracterizados por frecuencias que oscilan por el orden de los Mhz.
La componente inductiva en grandes sistemas representa un mayor porcentaje
de la impedancia total de puesta a tierra ya que el valor de resistencia de la
misma suele ser de un Ohm o menos. De allí la importancia de tomar en cuenta
esta componente a la hora de hacer un estudio del sistema de puesta a tierra de
grandes sistemas. Por ello, en estos sistemas también se hacen pruebas a
grandes frecuencias (p.e. 25Khz) para chequear el comportamiento del mismo
ante fenómenos dinámicos. La desproporción entre le valor dinámico y estático
de la impedancia de puesta a tierra puede alcanzar hasta un 300% o más [4].
En cuanto a la magnitud de las corrientes utilizadas en la medición de la
resistencia de puesta a tierra se tiene que el uso de corrientes que van desde los
pocos miliamperios hasta los cientos de miliamperios para sistemas instalados
en zonas urbanas, a fin de evitar posibles potenciales transferidos que son
peligrosos para las personas cercanas al área del sistema.
Para grandes subestaciones ubicadas fuera de zonas urbanas, donde existen
probabilidades menores de que potenciales transferidos afecten personas o
equipos en áreas vecinas, se pueden inyectar corrientes del orden de decenas
de amperes. Esto no implica que no se puedan utilizar corrientes de baja
magnitud en estos sistemas, aunque el uso de corrientes elevadas puede
permitir un estudio más completo.
4.2. Método de los dos Puntos o dos Polos
En este método se mide el total de la resistencia del electrodo en estudio más la
resistencia de un electrodo auxiliar. La resistencia del electrodo auxiliar se
considera muy pequeña comparada con la del electrodo en estudio y por tanto el
resultado de la medición es tomado como la resistencia del electrodo en estudio.
Normalmente este método se utiliza para determinar la resistencia de un
electrodo simple en un área residencial donde se tiene además un sistema de
suministro de agua que utiliza tuberías metálicas sin conexiones o aislantes
plásticos (electrodo auxiliar). La resistencia del sistema de suministro de agua en
el área se asume muy pequeña (alrededor de 1 Ohm) en comparación con la
resistencia máxima permitida para un electrodo simple (alrededor de 25 Ohm).
Este método tiene algunos inconvenientes, como el hecho de que cada vez más
los sistemas de suministro de agua utilizan tuberías plásticas; con lo que se
hace más difícil conseguir una tierra auxiliar. Por otra parte no siempre se
conoce el recorrido de las tuberías de agua, por lo que las áreas de resistencia
del electrodo en estudio y las del electrodo auxiliar podrían solaparse; dando

como resultado errores en la lectura. Además, el método de los dos polos puede
llevar a grandes errores cuando se intenta medir la resistencia de un electrodo
simple de pocos Ohmios; pero al menos puede dar una idea de la resistencia del
sistema en estudio.
En la Figura 5 (a) y (b) se ilustra esta técnica. Obsérvese que los terminales C1
y P1 y los terminales C2 y P2 son unidos mediante un puente para realizar esta
medición. En equipos modernos el puente es realizado internamente por ellos al
seleccionar el tipo de medición o método que se desea realizar.
Figura 5 (a)
Figura 5 (b)
Figura 5: (a) Método de los dos Polos [8], (b) Ilustración del método [2]

4.3. Método de los tres Puntos
En la Figura 6 se tiene la ilustración del método de los tres puntos o método de
triangulación. En este método se utilizan dos electrodos auxiliares con
resistencias Ry y Rz respectivamente. Estos dos electrodos se colocan de tal
forma que conformen un triángulo con el electrodo en estudio. Se miden las
resistencias entre cada electrodo y los otros dos y se determina la resistencia del
electrodo en estudio, Rx, mediante la siguiente fórmula:
Rx = (R1 + R2 - R3) / 2
Donde R1, R2 y R3 quedan determinadas por las fórmulas indicadas en la
Figura 6.
En este método se tratan de utilizar electrodos auxiliares que se presuman sean
de resistencia similar al electrodo en estudio para obtener mejores resultados.
Igualmente, se clavan los electrodos auxiliares de modo tal que queden todos
los electrodos lo suficientemente alejados y no se solapen las áreas de
influencia de la resistencia de cada uno y evitar resultados absurdos. Se
recomienda una distancia entre electrodos de 8 metros o más cuando se estudie
un electrodo simple.
En este método existen influencias marcadas por objetos metálicos enterrados y
no existe forma de eliminar dicha influencia. Tampoco es muy efectivo a la hora
de evaluar valores bajos de resistencia o valores de resistividad muy altos del
terreno involucrado donde la resistencia de contacto de los electrodos sea
apreciable. Otra desventaja es que en este método se considera que el terreno
es completamente homogéneo. Por estas razones este método es poco
utilizado. Sin embargo, puede ser útil cuando existen limitaciones de espacio y
no se pueden colocar los electrodos en línea recta para realizar una medición
con el método de caída de potencial, por ejemplo.

Figura 6: Método de los tres puntos
4.4. Método de caída de Potencial
En la Figura 7 se observa la forma en que se instala el Megger para realizar las
mediciones por este método. Como se ve, los terminales C1 y P1 están
conectados mediante un puente. En esta figura se presenta el método del 62%,
explicado m[as adelante.

Figura 7: Método de caída de Potencial [10]
El método consiste en inyectar corriente a través de un electrodo de prueba
denominado de corriente y medir el alza de potencial mediante otro electrodo
auxiliar denominado de potencial. Conocido el valor de tensión y el valor de
corriente se podrá obtener mediante ley de Ohm el valor de resistencia. Los tres
electrodos se mantienen en una línea recta y se va corriendo el electrodo de
potencial hacia el electrodo de corriente para hacer sucesivas mediciones de
resistencia.
En la Figura 8 se presenta otro esquema del método. En ella se presentan los
puntos X, Y, Z (también C1, P2, C2 o E, S, H); dependiendo del fabricante del
equipo) utilizados más adelante.

Figura 8: Método de Caída de Potencial
4.4.1. Pasos a seguir para la medición de la resistencia de un electrodo
En el proceso de determinar el valor de la resistencia de electrodo de tierra es
necesario realizar algunas consideraciones: el valor de potencial medido varía
con respecto a la separación del electrodo de potencial a la toma de tierra, por lo
que se recomienda el realizar una gráfica de R en función de la distancia. En el
momento de la medición se deben seguir los siguientes pasos:
1. Desconectar del sistema de puesta a tierra en estudio todos los
componentes que lo estén (esto no será necesario en métodos explicados
más adelante).
2. Conectar el equipo de medición a la barra o electrodo en cuestión
3. Colocar el electrodo de corriente a una distancia conocida de la barra o
electrodo bajo prueba
4. Realizar varias mediciones de resistencia para diferentes ubicaciones del
electrodo de potencial, sin mover el electrodo de corriente (el electrodo
bajo estudio y los electrodos de prueba deben estar en línea recta)
5. Graficar la curva obtenida de resistencia en función de la distancia de
separación entre el electrodo bajo estudio y el electrodo de potencial
6. Repetir lo anterior hasta obtener una curva con una porción plana bien
demarcada
Se puede utilizar la siguiente tabla para registrar las mediciones

Tabla 1: Formato para la recopilación de datos resultantes de las mediciones del método de la
caída de potencial
Distancia del electrodo de
corriente al electrodo bajo
estudio (m)
Distancia del electrodo de
Potencial al electrodo bajo
prueba (m)
Resistencia Medida (Ohm)
4.4.2. Puntos a tomar en cuenta cuando se realiza el procedimiento
anterior
4.4.2.1. Gradientes de Potencial
La medición de la resistencia de puesta a tierra por este método genera
gradientes de potencial en el terreno producto de la inyección de corriente por
tierra a través del electrodo de corriente. Por ello, si el electro de corriente, el de
potencial y el de tierra se encuentran muy cercanos entre sí, ocurrirá un
solapamiento de los gradientes generados por cada electrodo; resultando una
curva en la cual el valor de la resistencia medida se incrementará con respecto a
la distancia, tal como se muestra en la Figura 9.
Figura 9: Solapamiento de los gradientes de Potencial

Al ubicarse el electrodo de corriente a una distancia lo suficientemente lejos del
electrodo de tierra, la variación de posición del electrodo de potencial, desde el
electrodo de tierra hasta el electrodo de corriente, no producirá un solapamiento
entre los gradientes de cada electrodo, originándose entonces una curva como
la mostrad en la Figura 10. En esta figura se observa que la curva es asintótica
en el origen (toma de tierra) y asintótica a infinito en el final o electrodo de
corriente; debido a la proximidad del electrodo de potencial al de tierra y
corriente respectivamente. Además, existe una porción de la curva que
permanece casi invariable, el cual será más prolongado o corto como la
separación de los electrodos de corriente (Z) y electrodo bajo prueba (X). El
valor de resistencia asociado a este sector de la gráfica será el correcto valor de
la toma del Sistema de Puesta a Tierra. Este punto se conoce como zona de
equilibrio.
Figura 10: Curva de resistencia vs. Distancia X-Y; sin solapamiento de los gradientes de
potencial
De acuerdo a lo anterior es necesario determinar la distancia a la cual hay que
ubicar el electrodo de corriente y potencial con respecto al electrodo de tierra,
para evitar el solapamiento de los gradientes que genera cada uno de los
electrodos y poder determinar así el valor de la resistencia de puesta a tierra que
se desea conocer.
4.4.2.2. Ubicación de los electrodos de prueba
Desgraciadamente no hay un método para determinar con exactitud la distancia
requerida entre el electrodo de tierra y el de corriente. Esto se debe a que las
condiciones del suelo son muy variables. En suelos muy conductivos, la
resistencia del volumen alrededor del electrodo es comparativamente pequeña y
se pueden realizar mediciones aceptables con una separación de tan sólo unos
8 metros. A medida de que las condiciones del suelo empeoran, y/o las
especificaciones del electrodo bajan (valor de resistencia), el área de influencia
del electrodo crece. Entonces, distancias mucho más grandes pueden ser
requeridas para salir del área de influencia del electrodo que se está probando.

En general, basado en numerosas pruebas, se utiliza una distancia entre el
electrodo bajo estudio y el electrodo de corriente igual a cuatro o cinco veces la
longitud de la máxima dimensión del electrodo bajo prueba (otros autores
recomiendan diez veces). Por ejemplo, con un electrodo simple el electrodo de
corriente sería ubicado a una distancia igual a cinco veces (o cualquier otro
múltiplo escogido) el largo del electrodo simple; Con un plato o base enterrada,
cinco veces la diagonal; con un disco enterrado, cinco veces el diámetro; etc.
Estas son distancias aproximadas para realizar un primer intento. De no lograrse
mediciones coherentes se debe repetir el proceso, variando la distancia, hasta
lograrlo.
En el caso de un área pequeña o de un electrodo simple, se puede colocar el
electrodo de corriente a unos 30 metros del electrodo bajo estudio (si el espacio
permite llevar el electrodo de corriente a esa distancia) ya que a esta distancia
se presume despreciable la influencia de uno respecto al otro. El electrodo de
potencial se coloca a media distancia y se inicia el proceso de medición de
resistencia como se describió anteriormente.
En cuanto a la distancia óptima para el electrodo de potencial para hallar el
punto en que se estabiliza la curva de resistencia en función de la distancia del
electrodo de potencial respecto al de tierra, se tiene que generalmente este
punto de equilibrio se encuentra al 62% de la de la distancia entre el electrodo
de puesta a tierra bajo prueba y el electrodo de corriente; por lo que el método
de caída de potencial también se conoce como método del 62%.
En la Tabla 2 se presentan como ejemplo las distancias aproximadas
recomendadas para ubicar los electrodos de corriente y voltaje cuando se realiza
la medición de resistencia de un electrodo simple de 2,54 cm. de diámetro [8].
Tabla 2: Método del 62% (Distancia aproximada de los electrodos de prueba)
Distancia aproximada a los electrodos auxiliares
usando el método del 62%
Profundidad del electrodo
bajo
Prueba (X, C1 o E) (m)
Distancia al electrodo
De potencial (Y, P2 o S)
(m)
Distancia al electrodo
De corriente (Z, C2 o H)
(m)
1,83 13,72 21,95
2,44 15,24 24,38
3,05 16,76 26,82
3,66 18,29 29,26
5,49 21,64 35,05
6,10 22,56 36,58
9,14 26,21 42,67

En la tabla anterior se considera que el suelo es homogéneo y electrodo simple
tiene un diámetro de 2,54 cm. Si el diámetro es de 1,27 cm. se debe disminuir
las distancias en un 10%. Si el diámetro es de 5,08 cm. se debe aumentar las
distancias en 10% [10].
Para comprobar la exactitud de los resultados y asegurar que el electrodo bajo
prueba esta fuera del área de influencia del de corriente y viceversa, se cambia
de posición el electrodo de potencial (Y, P2 o S) un metro o más hacia el
electrodo de corriente y se toma una segunda medida. Luego se corre el
electrodo de potencial un metro o más (respecto al punto inicial) hacia el
electrodo bajo prueba y se toma una tercera medida (ver Figura 7). Si el valor
medido se mantiene constante, las distancias entre los electrodos están bien. Si
hay un cambio significativo en el valor de resistencia (30%), se debe incrementar
la distancia entre el electrodo bajo prueba y los electrodos de potencial y
corriente hasta que el valor de resistencia medido se mantenga casi invariable el
mover el electrodo de potencial hacia un lado u otro una distancia de uno o dos
metros y realizar una nueva medida.
La profundidad a la cual se entierran los electrodos de prueba (corriente y
voltaje) no afecta el resultado de la medición. Todo lo que se necesita es que
tengan un buen contacto con tierra.
Una limitación del método del 62% es que asume condiciones ideales. Estas
incluyen un distanciamiento adecuado entre los electrodos, siempre en línea
recta y un suelo homogéneo. El suelo rara vez es completamente homogéneo y
en zonas bajo construcción se verá particularmente afectado. Así, el electrodo
de potencial al 62% de la distancia total podría quedar en una pequeña zona que
no represente al área en general. Esto podría provocar que la lectura fuese muy
alta y por tanto se realizase un mejoramiento innecesario del sistema de puesta
a tierra. De igual modo podría pasar que la lectura fuese muy baja y se dejase el
sistema sin modificación, cuando tal vez requeriría algún ajuste. Además, podría
pasar que los electrodos no estuviesen lo suficientemente separados al 62% y
se tomase una lectura en la gráfica Resistencia en función de la distancia en el
momento en que la resistencia está apenas aumentando (y no cuando la curva
ya se ha estabilizado como se indicó anteriormente) y pensar, erróneamente,
que se ha cumplido con los requerimientos.
La ventaja del método del 62% sin embargo, está en que una vez que se han
verificado las distancias adecuadas para la medición de resistencia es sencillo y
rápido realizar nuevas mediciones en sitio con fines de mantenimiento.
4.5. Método de la pendiente [9]
Este método es más utilizado para sistemas de puesta a tierra grandes o cuando
la posición del centro de la puesta a tierra no es conocido y es inaccesible (por
ejemplo; el sistema esta por debajo del suelo de un edificio). También puede ser

utilizado cuando el área para colocar los electrodos de prueba está restringida o
es inaccesible. También se utiliza cuando otros métodos dan resultados poco
razonables y es, en general, más preciso.
La forma de conexión del equipo de medición es como en el método de caída de
potencial, con la diferencia de que se hace un barrido más completo con el
electrodo de potencial, entre el electrodo de puesta a tierra bajo estudio y el
electrodo de corriente.
Se realiza una medición de resistencia en cada posición del electrodo de
potencial y los resultados se grafican (resistencia en función de la distancia del
electrodo de potencial). En la Grafica 1 se ilustra un ejemplo a manera de
ilustración.
Resistencia en función de la distancia del
Electrodo de Potencial medida desde E
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Posición del Elctrodo de Potencial en función de EC
Resistencia(ohm)
Gráfica 1: Resistencia en función de la distancia del electrodo de potencial medida desde E
En la Gráfica 1 EC es la distancia total, en línea recta, entre el electrodo de
puesta a tierra bajo estudio y el electrodo de corriente. Se realizan al menos
unas seis medidas. Al observar la gráfica resultante se puede descartar o ignorar
cualquier punto considerado absurdo. De la gráfica se puede tomar el valor de
resistencia para 0,2EC; 0,4EC y 0,6EC por ejemplo. Estos valores se llamaran
R1, R2 y R3 respectivamente y con ello se calcula el coeficiente de la pendiente,
µ, como sigue:
µ = (R3-R2) / (R2-R1)
Que es una medida del cambio de la pendiente de la curva de resistencia del
electrodo de puesta a tierra bajo estudio.

En el Anexo 3 se tienen las tablas de para obtener el valor de Pt / EC para el
valor de µ obtenido. Pt es la distancia al electrodo de potencial en la cual la
resistencia real sería medida. Simplemente se multiplica el valor Pt / EC de la
tabla por la distancia EC para obtener Pt.
De la curva realizada anteriormente se obtiene el valor de resistencia para la
distancia Pt obtenida de la tabla del Anexo 3 y ésta será el valor de resistencia
del electrodo de puesta a tierra del sistema bajo estudio.
Si el valor de µ obtenido no está en la tabla del Anexo 3, el electrodo de
corriente se debe colocar más lejos del electrodo de puesta a tierra.
Si es necesario, posteriores mediciones se pueden obtener variando la distancia
EC o variando la dirección de la línea recta en la que se colocan los electrodos
de prueba. De los resultados obtenidos de resistencia para varios valores de EC
se puede realizar una gráfica como la Gráfica 2 mostrada a continuación:
Resistencia Obtenida de cada Prueba en función
de la distancia EC
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 10 20 30 40 50 60 70
Distancia EC de cada prueba (metros)
Resistenciaobtenidade
cadaprueba(ohm)
Gráfica 2:Resistencia obtenida de cada prueba en función de la distancia EC
En la Gráfica 2 se observa como la resistencia del electrodo bajo prueba
decrece a medida que la distancia EC es aumentada. Las distancias de EC
escogidas en las pruebas 1 y 2 no fueron lo suficientemente grandes y las
escogidas en las pruebas 5 y 6 son preferibles ya que los valores de resistencia
obtenidos en ellas varían poco.
Prueba 1
Prueba 2
Prueba 5
Prueba 6

4.6. Recomendaciones adicionales
• En caso de realizar mediciones en áreas donde se encuentren objetos
metálicos enterrados (cabillas, tuberías, etc) se requiere realizar
mediciones ortogonales y la interpretación de las gráficas resultantes,
para poder eliminar así de la medición la influencia de estos objetos
metálicos.
• La presencia de líneas energizadas de alta tensión en las cercanías del
área donde se está llevando a cabo la medición, afecta la calidad de la
misma. Para evitar esta interferencia se debe realizar la medición en una
dirección perpendicular a la línea de transmisión. Incluso, se pueden
lograr resultados satisfactorios abriendo los electrodos de potencial y
corriente unos 90° como se muestra en la Figura 11:
Figura 11: Electrodos de corriente y Potencial a 90° [3]
• En caso de que el terreno este muy seco, es recomendable humedecer
los electrodos de los extremos especialmente (los de corriente), para
disminuir la resistencia del electrodo de tierra.
4.6.1. Ruido excesivo [10]
Durante la ejecución del método de la caída de potencial el ruido excesivo puede
interferir con la medición debido a la gran longitud de los cables de los
electrodos de prueba. Para medir el ruido se puede conectar un voltímetro entre
las terminales X y Z (P1 y C2 en otros equipos) como se observa en la Figura
12.

Figura 12: Método de Caída de Potencial. Medición de Ruido
El voltaje leído en el voltímetro debe estar dentro de la tolerancia del equipo de medición de
puesta a tierra utilizado. De no ser así, se puede utilizar una de las siguientes técnicas:
• Trenzar los cables que van hasta los electrodos de prueba. Esto puede
cancelar los voltajes de modo común entre los dos conductores. En la
Figura 13 se ilustra cómo.
Figura 13: Método de Caída de Potencial. Trenzado de cables de los electrodos de prueba

• Si no funciona lo anterior se debe revisar también si los cables están
paralelos o no a una línea eléctrica. De estarlo, se debe buscar la forma
de colocarlos en forma perpendicular.
• Si el valor de voltaje deseado no es obtenido, el uso de cables con
pantalla puede ser requerido. La pantalla o escudo puede proteger el
cable interior al tomar los voltajes no deseados y drenándolos a tierra. La
forma de conexión se muestra en la Figura 14.
Figura 14: Método de Caída de Potencial. Uso de cable con pantalla para los cables de medición
Como se observa, la pantalla de los cables que van a los electrodos de prueba y
de puesta a tierra no se conectan a los mismos. Estas pantallas se conectan
entre sí en el lado del equipo. Por último, la pantalla del electrodo bajo estudio
se conecta a dicho electrodo.
4.6.2. Excesiva resistencia de los electrodos auxiliares [10]
Una excesiva resistencia de los electrodos de prueba puede impedir que la
corriente que debe pasar por el electrodo de corriente pase por el mismo o que
no se pueda medir el potencial a través del electrodo de potencial. Esto puede
deberse a un mal contacto con el suelo o por elevada resistividad del mismo. En
estos casos, se recomienda compactar la tierra que rodea a los electrodos de
modo que se eliminen capas de aire entre los mismos y la tierra. Si el problema
es la resistividad, se puede mojar el área alrededor del electrodo, con lo que
ésta disminuirá. Incluso se podrían utilizar varios electrodos de potencial y
corriente para disminuir la resistencia de contacto con el suelo.

4.6.3. Suelos de concreto o material en el cual no se pueden insertar los
electrodos [10]
Algunas veces el electrodo bajo prueba está instalado en cemento, concreto o
cualquier superficie en la que no es fácil la colocación de los electrodos de
prueba. En estos casos, dependiendo de la sensibilidad del equipo, puede
bastar colocar los electrodos sobre la superficie y mojar dicha área, si el equipo
tiene una gran tolerancia a grandes resistencias de contacto. Sin embargo, si
esto no es suficiente y el equipo de medición presenta alarmas de alta
resistencia, se pueden utilizar mallas o pantallas metálicas y agua como se
muestra en la Figura 15, para disminuir la resistencia de contacto de los
electrodos con el suelo. La distancia a la cual se colocan estas pantallas es
calculada de igual forma que con los electrodos.
Figura 15: Método de Caída de potencial. Uso de mallas metálicas como electrodos de prueba
5. VARIANTES DEL MÉTODO DE CAÍDA DE POTENCIAL Y MÉTODOS
ADICIONALES PROPUESTOS POR ALGUNOS FABRICANTES PARA LA
MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
En esta sección del informe se pretende presentar las técnicas modernas o no
tradicionales para la realización de la medición e puesta a tierra. La mayoría de
los fabricantes utilizan variantes del método de caída de potencial para lograr tal
propósito. Se hace referencia a métodos utilizados por algunos fabricantes, que
han sido revisados en los manuales o publicaciones técnicas de los mismos. El
que se haga referencia a un fabricante en particular no quiere decir que otros no
utilicen los mismos métodos con sus propios equipos.

5.1. Método Selectivo con uso de pinza
Algunos fabricantes [8] proponen la utilización de transformadores de corriente
en forma de pinzas para realizar mediciones de resistencia mediante métodos
parecidos al de caída de potencial.
Este método permite medir electrodos individuales en todos los tipos de
sistemas de puesta a tierra incluyendo mallas que son comunes en
subestaciones, torres de alto voltaje con cableado a tierra e instalaciones
comerciales con tierras múltiples.
Al medir el flujo de corriente a través de un electrodo usando un transformador
de corriente en forma de pinza, los efectos de resistencias paralelas son
eliminados del proceso de medición y por tanto no afectan los resultados de la
medición. Las reglas para la colocación de los electrodos de prueba son las
mismas que las utilizadas en el método de caída de potencial. En la Figura 16 se
muestra un dibujo del montaje requerido para aplicar este método.
Figura 16: Método Selectivo [8]
Como se observa, el electrodo bajo prueba no tiene que desconectarse para
realizar la medición. El terminal X, C1 o E (dependiendo del fabricante) del
equipo se conecta aguas arriba de la pinza, pero aguas abajo de cualquier
conexión en paralelo de otro electrodo de puesta a tierra (interconexión de tierra
o metal del edificio o estructura). La pinza debe estar sobre el suelo, sin ninguna
interconexión aguas abajo de la misma. Al iniciar la medición se obtendrá la
medida de resistencia de ese camino individual a tierra. Este es el valor de
resistencia del electrodo en estudio en un sistema múltiple de puesta a tierra. De
esta forma se puede medir cada electrodo de puesta a tierra sin necesidad de
desconectar cada uno de ellos para realizar la medición.
Para verificar los resultados y asegurarse de que los electrodos de prueba están
fuera de las “esferas de influencia” de los demás electrodos se realiza una nueva

medición colocando el electrodo de voltaje, Y, P2 o S (dependiendo del
fabricante), un metro hacia el electrodo bajo prueba o el electrodo de corriente.
Si el valor de la resistencia permanece constante, las distancias entre los
electrodos es suficiente. Si el valor de la resistencia varía considerablemente
(30%), la distancia entre los electrodos debe ser aumentada y se repite el
proceso hasta que el valor de la resistencia permanece constante al reubicar el
electrodo de potencial y repetir la medición.
Algunos equipos disponen de un sistema de control automático de frecuencia
que selecciona la frecuencia de prueba con la menor cantidad de ruido y evita
que las corrientes de tierra y sus armónicos afecten la medición.
5.2. Variante del método selectivo con el uso de pinza [9]
Una variante del método selectivo con el uso de pinza amperimétrica. Para ello
utiliza el método de la caída de potencial y un equipo de medición de puesta a
tierra que disponga de pinza capaz de medir en el rango de los microamperios.
Este procedimiento, como se ha mencionado antes, se utilizará cuando la tierra
en estudio está en paralelo con otro sistema de puesta a tierra. De estar aislada
la puesta a tierra bajo estudio no hace falta utilizar este método; bastaría el
método e caída de potencial.
En este método se instala el equipo para realizar una medición bajo el método
de caída de potencial y se obtiene una primera medición. Después se coloca el
amperímetro en dos lugares: 1) Alrededor del cable del circuito de corriente del
equipo de medición que va hasta el electrodo bajo estudio y 2) en algún lugar
por encima de la tierra bajo estudio y en el cableado que va hacia la fuente (el
conductor que viene de la entrada). Este esquema se muestra en la Figura 18.
Así se conoce la corriente total que entra a todo el sistema de puesta a tierra y la
porción que pasa por la tierra de la entrada o suministro eléctrico.
Posteriormente se toma la lectura de resistencia del equipo. Por ley de ohm se
calcula la caída de potencial debido al suelo. La diferencia entre las dos
mediciones de corriente representa la corriente que pasa por la puesta a tierra
bajo estudio. Con esta corriente y el voltaje calculado se obtiene la resistencia
de la puesta a tierra bajo estudio.

Figura 17: Variante del Método Selectivo con el Uso de Pinza [9]
Ejemplo de cálculo de resistencia para un electrodo de tierra sin tener que
desconectarlo:
Si:
La lectura de equipo bajo método de caída de potencial: 1,9 OHM (RT:
Resistencia Total),
Lectura de la pinza colocada alrededor del circuito de corriente que sale de C1:
9,00 mA (IT: Corriente Total)
Se repite el procedimiento pero con la pinza alrededor del conductor de tierra
que va a la entrada: 5mA (IE: Corriente de la entrada)
Entonces,
La caída de voltaje es: V = IT x RT = 0,009 x 1,9 = 0,017 V
La corriente a través de la tierra bajo estudio es: IL = IT – IE = 9,00 – 5,00 = 4,00
mA
Y la resistencia de la puesta a tierra bajo estudio: RL = V / IL = 0,017 / 0,004 =
4,25 OHM
Este método es un poco más elaborado que el propuesto anteriormente, pero
nos da igualmente el resultado buscado, así como una alternativa en caso de
que no sea posible colocar el amperímetro o pinza por debajo de la conexión de
los dos sistemas de puesta a tierra como lo exige el método previo.

5.3. Medición de Resistencias de puesta a tierra sin el uso de electrodos
de potencial y corriente. Uso de dos pinzas [8]
Figura 18: Método de medición de resistencia de puesta a tierra sin el uso de electrodos de
prueba. (a) Circuito equivalente; (b) Pinzas de voltaje y corriente
Con este método se puede medir puestas a tierra individuales en sistemas de
puesta a tierra múltiple mediante el uso de dos pinzas (transformadores de
corriente), eliminando la peligrosa y larga tarea de desconexión puestas a tierra
paralelas así como la tarea de buscar sitios ideales u aptos para la colocación de
los electrodos de prueba (potencial y corriente). Este método trabaja bajo el
principio de que en un sistema de puesta a tierra paralelo múltiple la resistencia
total del mismo es muy pequeña respecto a la de uno e los electrodos cualquiera
que lo conforman (el electrodo bajo prueba). Al ser la resistencia total del
paralelo (R1...Rn) muy pequeña, cualquier resistencia medida por el equipo se
asume asociada con el camino o electrodo a tierra en el cual la pinza está
colocada (Rx) (Ver figura 17(a) y (b)).
En este método, la primera pinza induce un voltaje en el circuito mientras la
segunda pinza mide la corriente que circula, permitiendo al equipo de medición
calcular la resistencia de ese camino a tierra. Este método del uso de la pinza
sólo mide la resistencia de un electrodo simple en paralelo con un sistema de
puesta a tierra. Si el sistema de puesta a tierra no está en paralelo a tierra,
entonces se puede tener un circuito abierto o estar midiendo un lazo.
También existen pinzas que pueden realizar todo el trabajo, es decir, con una
sola pinza se pede lograr la generación del voltaje que induce una corriente y
ésta es leída por la misma pinza. El valor de la resistencia se obtiene siguiendo
el mismo principio anterior [10] y [11].

6. ALGUNOS EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DESCRITOS
ANTERIORMENTE
6.1. Métodos: Sin electrodos (Uso de dos Pinzas), Selectivo y Caída de
Potencial [8]
6.1.1. Aplicación de los métodos en Oficinas Centrales de
Telecomunicaciones
En primer lugar se localiza la Barra Maestra de Tierra o BMT (“Master Ground
Bar” o MGB) para determinar qué tipo de sistema de puesta a tierra se tiene en
sitio. Normalmente, la BMT tendrá un cable a tierra para los Neutros Puestos a
Tierra o NPT (“Multigrounded Neutral” o MGN) o servicio de entada, un cable
para el anillo de tierra de la Central, otro desde la BMT al sistema de servicio de
agua y otro conectado a las partes metálicas del edificio o estructura de la
Central. En la Figura 19 se muestra un dibujo de lo mencionado.
Figura 19: Oficina Central. (1) Barra Maestra de Tierra; (2) Anillo de Tierra de la Central; (3)
Tubería de Agua; (4) Estructura metálica del Edificio; (5) Neutros Puestos a Tierra
Una primera medida a realizar es sin electrodos, descrita anteriormente. Se
realiza para todas las tierras salientes de la BMT. El propósito es asegurar que
todas las tierras están conectadas, especialmente la BMT. Es este caso no se
está midiendo la resistencia de cada tierra en particular sino la resistencia del
lazo al cual se está conectado con la pinza. En la Figura 20 se tiene el esquema
de conexión de este método. Se debe hacer la conexión para medir la
resistencia del lazo de la NPT, el anillo de tierra, el sistema de aguas y las
estructuras metálicas.

Figura 20: Medición de resistencia en Oficina Central. Sin electrodos de prueba. (1) Barra
Maestra de Tierra; (2) Anillo de Tierra de la Central; (3) Tubería de Agua; (4) Estructura metálica
del Edificio; (5) Neutros Puestos a Tierra
La segunda medición a tomar en una auditoria en la Central es la de la caída de
potencial de todo el sistema de puesta a tierra. Para ello se conecta el equipo
como se indica en la Figura 21, manteniendo en mente los requerimientos para
la ubicación de los electrodos de prueba mencionados anteriormente. Para
obtener la conexión en un punto remoto para los electrodos de prueba algunas
compañías de teléfonos han utilizado pares telefónicos hasta de 1600 metros.
Figura 21: Medición de resistencia en Oficina Central. Método de Caída de Potencial. (1) Barra
Maestra de Tierra; (2) Anillo de Tierra de la Central; (3) Tubería de Agua; (4) Estructura metálica
del Edificio; (5) Neutros Puestos a Tierra

Al finalizar la medición de caída de potencial, se puede medir la resistencia
individual de cada tierra utilizando el método selectivo de la pinza. Moviendo la
pinza por cada rama (la de la barra NPT, la del anillo de tierra, la de las tuberías
del sistema de agua y la de la estructura metálica del edificio) se obtiene la
resistencia de cada una de ellas. Luego con estas resistencias se puede calcular
la total de todo el sistema y compararla con la obtenida previamente por caída
de potencial.
Esta es la forma más precisa de medir las resistencias en una Central ya que
nos da el valor de cada resistencia y su comportamiento real en el sistema. Si se
desconectasen las diferentes ramas para realizar las mediciones de cada una de
ellas se obtendría un valor preciso, pero no mostraría cómo el sistema se
comporta o reacciona como red, ya que en condiciones normales, al ocurrir una
falla o una descarga atmosférica, todas las ramas están conectadas. Para
probarlo, se puede medir la resistencia de cada rama desconectada por el
método de caída de potencial y anotar cada medida. Usando ley de ohm, estas
mediciones deberían ser iguales a la resistencia del sistema completo. Sin
embargo, según algunos fabricantes, al realizar el cálculo se tiene una diferencia
de 20 a 30 % respecto al valor total de resistencia del sistema.
Una última forma de realizar la medición de resistencia de cada rama de la BMT
es el método Selectivo y sin electrodos de prueba. Este método trabaja bajo el
mismo principio que el Método sin electrodos de prueba, pero difiere en que los
transformadores de corriente (pinzas) trabajan separadamente (en ramas
diferentes) como se observa en la Figura 22. La pinza que induce el voltaje se
coloca alrededor del cable que va a la BMT y como ésta está conectada al
servicio de entrada, que está en paralelo con el sistema de tierra, se puede
aplicar el método.
Figura 22: Medición de resistencia en Oficina Central. (1) Barra Maestra de Tierra; (2) Anillo de
Tierra de la Central; (3) Tubería de Agua; (4) Estructura metálica del Edificio; (5) Neutros
Puestos a Tierra

La pinza amperimétrica se coloca alrededor del cable que va al anillo de tierra.
Al medir la resistencia nos da el valor de resistencia del anillo de tierra más el
camino paralelo de la BMT que, al ser muy pequeño, no debe tener mayor efecto
sobre la medida. Este proceso puede repetirse para las otras ramas de la BMT
(tuberías del sistema de agua y estructura metálica).
Para medir la NPT mediante este método, la pinza que induce el voltaje se
coloca alrededor del cable que va a la tubería del sistema de agua y, como la
resistencia de esta debe ser muy baja, la lectura será la de la NPT solamente.
6.1.2. Aplicación de los métodos en Instalaciones Celulares y torres de
radio y microondas
En la Figura 23 se muestra una instalación celular. En la mayoría de estas
instalaciones hay una torre con cada una de sus patas puestas a tierra. Estas
tierras son conectadas entre sí con un cable calibre # 2 de cobre desnudo.
Cerca de la torre está el edificio de la instalación con todos los equipos de
transmisión, etc. Dentro del edificio existe un anillo de tierra y una barra BMT. El
anillo es conectado a la BMT. El edificio de la instalación es puesto a tierra a las
cuatro esquinas y éstas son interconectadas mediante un cable de cobre #2.
Este anillo externo es también conectado a la barra BMT. Se realiza también una
conexión entre el anillo externo de tierra del edificio y el anillo de tierra de la
torre.
Figura 23: Instalación Celular. (1) Barra Maestra de Tierra; (2) Anillo de Tierra de la Central; (3)

La primera medición a realizar es sin electrodos para cada una de las patas de
la torre y las cuatro esquinas del edificio. Esta no es una medición real de
resistencia de puesta a tierra debido a la conexión de la red. Es una prueba de
continuidad para verificar que existe la puesta tierra, se tiene una conexión
eléctrica y puede pasar corriente. En la Figura 24 (a) y (b) se tiene un esquema
para la realización de esta medición.
Figura 24: Medición en Instalación Celular con el uso de pinzas. (a) En la torre de transmisión;
(b) dentro de las instalaciones. (1) Barra Maestra de Tierra; (2) Anillo de Tierra de la Central; (3)
Una vez completada la prueba anterior, se mide la resistencia del sistema
completo por el método de caída de potencial. Se debe tener en mente las
reglas para la fijación de los electrodos de prueba.
Posteriormente, se medirán los diferentes caminos a tierra mediante el método
selectivo con la pinza. Esto verificará la integridad de estas puestas a tierra y sus
conexiones. Así, se medirá la resistencia de cada pata de la torre y de las
puestas a tierra de las cuatro esquinas del edificio. Si alguna medición presenta
un mayor grado de variación que las otras, debe ser investigada. En la Figura 25
se muestra un esquema del método selectivo para la medición de resistencia de
la puesta a tierra de una de las patas de la torre.

Figura 25: Medición en instalaciones Celulares. Método selectivo
6.1.3. Aplicación de los métodos en Instalaciones Remotas de
“Switching”
Estas instalaciones generalmente están puestas a tierra por dos de los lados de
la caseta y tienen una serie de electrodos simples alrededor de la misma
conectados por un cable #2 de cobre. En la Figura 26 se ilustra una de estas
instalaciones.
La primera medición a realizar es sin electrodos para cada una de las
conexiones a tierra de la caseta. Esta no es una medición real de resistencia de
puesta a tierra debido a la conexión de la red. Es una prueba de continuidad
para verificar que existe la puesta tierra, se tiene una conexión eléctrica y puede
pasar corriente. En la Figura 26 se tiene un esquema para la realización de esta
medición.

Figura 26: Medición en instalaciones remotas de Switching. Uso de las pinzas
La segunda medida a realizar es la medición de resistencia por el método de la
caída de potencial para todo el sistema de puesta a tierra. En la Figura 27 se
ilustra la conexión. Se debe tener en mente los requerimientos para la
colocación de los electrodos de prueba para realizar las mediciones.
Figura 27: Medición en Instalaciones Remotas de Switching. Método de Caída de Potencial
Posteriormente se miden las diferentes puestas a tierra mediante el método
selectivo. Esto verifica la integridad de cada puesta a tierra y su conexión. Se
realizará este procedimiento por ambos lados de la caseta. En la Figura 28 se
muestra un esquema para realizar la medición.

Figura 28: Medición en Instalaciones Remotas de Switching. Método Selectivo
6.1.4. Aplicación de los métodos para Protección contra descargas
atmosféricas (comercial e industrial)
Se realizarán tres mediciones al llevar a cabo una auditoria en un sistema de
protección contra descaras atmosféricas. La mayoría de estos sistemas tienen
las cuatro esquinas del edificio puestas a tierra y éstas a su vez, conectadas
entre sí con un cable de cobre. Dependiendo del tamaño del edificio y el valor de
resistencia que se trate de obtener, el número de electrodos varía.
La primera medición se realiza mediante el método sin electrodos, mostrado en
la Figura 29. Esta no es una medición real de resistencia debido a la puesta a
tierra de la red. Esta es una prueba de continuidad para verificar que el sistema
está puesto a tierra, se tiene una conexión eléctrica y ésta puede transmitir
corriente.

Figura 29: Medición en Localidades Comerciales e industriales. Método Sin electrodos
Posteriormente se mide la resistencia del sistema de puesta a tierra completo
por el método de la caída de potencial como se muestra en la Figura 30.
Figura 30: Medición en Localidades Comerciales e industriales. Método de Caída de Potencial
Finalmente, se miden los diferentes caminos de puesta a tierra por el método
selectivo como se muestra en la Figura 31. Esto verifica la integridad de los
diferentes caminos de puesta a tierra y sus conexiones. Se miden las
resistencias de cada pata de la torre y las cuatro esquinas del edificio. Si alguna
de las mediciones presenta un mayor grado de variación que el resto, debe ser
investigado.

Figura 31: Medición en Localidades Comerciales e industriales. Método Selectivo
6.2. Algunas aplicaciones o usos del Método Sin Electrodos (Una sola
Pinza) [10] y [11]
6.2.1. Transformador montado en poste
La pinza debe estar conectada de tal forma que esté en la trayectoria de la
corriente del neutro del sistema o del cable de tierra hasta el electrodo de tierra,
tal y como sea posible.
Se coloca la pinza en el conductor que va a tierra y se mide la corriente. Se debe
tener cuidado con los rangos de medición de la pinza y no se debe continuar con
la medición en el caso de que se exceda la corriente máxima permitida por la
misma.
Después de verificar la corriente, se selecciona el rango de resistencia en OHM
y se mide la resistencia directamente. La lectura de la pinza indica la resistencia
no sólo del electrodo, sino también de la conexión al neutro del sistema y todas
las conexiones entre el neutro y el electrodo.
En la Figura 32 se tiene un electrodo tipo plato y un electrodo de tierra. En este
tipo de circuito, el instrumento debe ser colocado aguas arriba de la conexión, de
modo tal que ambas puestas a tierra son incluidas en la medición. Una elevada
medición de resistencia puede deberse a:
• Un mal electrodo de puesta a tierra o falta de colocación de alguno más
en paralelo

• El cable de conexión con el electrodo de tierra está abierto
• Alta resistencia en las conexiones con el electrodo o el conductor está
roto.
Figura 32: Medición en Poste de Electricidad.
6.2.2. Servicio de entrada o medición
Básicamente, se sigue el mismo procedimiento que en el caso anterior. Se debe
tomar en cuenta la posibilidad de la existencia de puesta a tierra con múltiples
electrodos (ver Figura 33) o que la puesta a tierra sea a través del sistema de
servicio de agua (ver Figura 34). Se puede tener incluso ambos tipos como
sistema de puesta a tierra. En estos casos es necesario hacer la medición de la
resistencia entre el neutro del sistema y los dos puntos de conexión de las
puestas a tierra.

Figura 33: Medición en Servicio de Entrada (electrodos).
Figura 34: Medición en Servicio de Entrada (Sistema de Tuberías).

6.2.3. Transformador montado sobre superficie plana
Se deben localizar y contar todos los electrodos de puesta a tierra (normalmente
se tiene un solo electrodo simple). Si el electrodo está dentro del gabinete se
sigue el montaje de la Figura 35. Si está fuera del gabinete, se sigue el montaje
de la Figura 36 para realizar la medición de resistencia del mismo.
Si un electrodo simple se encuentra dentro del gabinete, la medida debe ser
tomada en el conductor justo aguas arriba de la conexión con el electrodo. A
menudo puede encontrarse más de un conductor de conexión con el electrodo,
haciendo un lazo con el gabinete o el neutro. Se debe encontrar un conductor
que tenga un solo retorno con el neutro.
En muchos casos, la mejor medición se logra colocando la pinza en el propio
electrodo de puesta a tierra, aguas debajo de la conexión de todos los cables
que se conectan al mismo; de modo tal que sólo se mida la resistencia del
mismo.
Figura 35: Medición dentro de un Tablero.

Figura 36: Medición por parte exterior de un Tablero.
6.2.4. Torres de transmisión
Se localiza el conductor de tierra en la base de la torre. En la figura 37 se
muestra una torre de una sola pata montada sobre una base de concreto y un
conductor externo de tierra. El punto en el que se coloca la pinza debe ser aguas
arriba de todas las conexiones de los electrodos del tipo que sea (en caso de
que existan varios electrodos o puestas a tierra).
Figura 37: Medición en Torre de Transmisión

Si se trabaja en estructuras de madera o metálicas que tienen el cable de tierra
conectado muy cercano a la estructura y no hay espacio para colocar la pinza
anterior, se puede usar el TC de gran tamaño disponible por algunos fabricantes
[12], que permite aplicar el método selectivo en postes o torres.
Figura 38: Transformador de Corriente de Gran Tamaño [12]
7. TABLA COMPARATIVA DE LOS DIFERENTES MÉTODOS
PRESENTADOS
Tabla 3: Comparación de los Métodos de Medición de Puesta a Tierra
Esta Tabla se presenta en la siguiente página

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Tanto por razones de seguridad del personal como del buen desempeño del
sistema eléctrico, el diseño, correcta instalación y mantenimiento y monitoreo del
sistema de puesta a tierra de una instalación eléctrica es vital para cumplir con
dichas razones.
Las condiciones ambientales pueden deteriorar el sistema de puesta a tierra con
el tiempo, por lo que se recomienda su monitoreo de vez en cuando para
verificar su estado y cerciorarse de que se tiene el valor de resistencia de puesta
a tierra deseado. Asimismo, las condiciones ambientales modifican el valor de
resistencia de puesta a tierra dependiendo de la estación en que ésta se mida.
Por ello, se recomienda que las mediciones regulares realizadas coincidan con
diferentes estaciones del año y así asegurarse que se toman medidas en las
condiciones más desfavorables.
Al momento de realizar la medición se debe prestar atención, entre otras cosas,
a la colocación de los electrodos de prueba de modo que no se solapen las
áreas de influencia de los mismos. De producirse un solapamiento de dichas
áreas la lectura de resistencia dada por el equipo de medición no será la
correcta, por lo que se debe seguir la recomendación del fabricante y los
métodos estándares para la coacción de los electrodos.
La profundidad a la que se entierren los electrodos de prueba no afecta el
resultado de la medición. De lo que hay que cerciorarse es de que dichos
electrodos hagan buen contacto con tierra, ya sea compactando la tierra
alrededor de los mismos o incluso humedeciendo la zona.
La presencia de objetos metálicos enterrados así como la de tendidos eléctricos,
según sea el caso, afecta la medición. Por ello, se recomienda realizar varias
mediciones en diferentes direcciones para el primer caso y una nueva medición
en dirección perpendicular al tendido eléctrico. Así se obtendrá una mejor
medición.
Los métodos modernos de medición descritos en este informe son en su
mayoría variantes de métodos tradicionales. Sin embargo, la introducción del
uso de la pinza amperimétrica en conjunto con el método de caída de potencial o
la pinza inductora de voltaje en combinación con la amperimétrica, trae una
importante ventaja (se deberá prestar atención al punto donde se conectan
dichas pinzas, para tener la seguridad de que se está midiendo el electrodo
deseado). Al utilizar uno de estos métodos no es necesario realizar la
desconexión del electrodo bajo estudio de la barra de principal de tierra del
sistema con lo que se ahorra tiempo, se disminuyen los riesgos (una descarga
atmosférica podría ocurrir en ese preciso momento y afectar al personal) y se
obtiene un valor de resistencia de puesta a tierra del electrodo más real, ya que
en condiciones normales éste está conectado al sistema y no aislado.

9. BIBLIOGRAFÍA
[1] “IEEE Recommended Guide for Measuring Ground Resistance and Potential
Gradients in the Earth”, IEEE Standard 81-1962.
[2] “IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial
Plants”, ANSI IEEE Std 141-1986”, Chapter 7.
[3] German García y Pedro Maninat M. “Medición de Resistividad de Suelos y
Resistencia de Tierra en Subestaciones”, III Jornadas de Potencia, Maracaibo
Mayo1982.
[4] Luis A. Siegert, Domingo Avila P. Y Josu Urquidi L. “Verificación Dinámica de
Aterramientos”.
[5] “Test Equipment you can´t Do Without”, Electrical Construction and
Maintenance (EC&M) Magazine, July 2001.
[6] “IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial
power Systems”, IEEE Std. 142-1991.
[7] “IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic
Equipment”, IEEE Std. 1100-1999.
[8] “LEM Electrical Grounding Techniques”, WWW.leminstruments.com
[9] “Digital Earth Testers, Megger DET5/4R and DET 5/4D, Manual de Usuario”,
Avo International, USA (WWW.Avointl.com).
[10] “Understanding Ground Resistance Testing”, AEMC Instruments
(www.AEMC.com).
[11] “Clamp-On Ground Resistance Testers, Models 3711 & 3731”, AEMC
Instruments (WWW.AEMC.com)
[12 ] “New From Lem” WWW.leminstruments.com

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