Resistividad del Terreno y su Influencia en la Puesta a Tierra (PAT)

Naturaleza de la Resistencia en Electrodos de PAT

La resistencia de una puesta a tierra (PAT) se compone de la suma de varias resistencias:

• Resistencia del conductor (línea de tierra + línea de enlace): Generalmente despreciable debido a la baja resistividad de los materiales conductores utilizados (varillas, caños, etc.) en comparación con la del terreno.
• Resistencia de contacto electrodo-suelo: Minimizada por una buena compactación del terreno alrededor del electrodo. Estudios indican que suele ser despreciable.
• Resistencia del suelo alrededor de los electrodos: Componente principal de la resistencia de la PAT. Depende de la resistividad del terreno, así como de la forma y dimensiones del electrodo. La resistividad se expresa comúnmente en Ohm*metro (Ω*m).

Factores que Afectan la Resistividad del Terreno

Aunque los componentes principales del suelo (sílice, óxido de aluminio, etc.) presentan alta resistividad en estado seco, esta disminuye significativamente con la presencia de humedad y sales solubles. La heterogeneidad del terreno, con capas de diferente resistividad, complica aún más la situación. Los factores clave que influyen en la resistividad son:

• Naturaleza y composición del terreno: La resistividad varía ampliamente, desde decenas de Ω*m en terrenos orgánicos húmedos hasta decenas de miles de Ω*m en terrenos graníticos secos.
• Temperatura del terreno: Un aumento de temperatura *disminuye* la resistividad. El contenido de agua es crucial, ya que la resistividad del agua disminuye con la temperatura.
• Estratigrafía: La resistividad total es el resultado de las resistividades de las diferentes capas del suelo. Las capas superficiales experimentan variaciones estacionales.
• Humedad y salinidad: La conducción en el suelo es electrolítica (a través del electrolito formado por agua y sales). A mayor contenido de agua (que disuelve más sales), menor resistividad. Añadir sales puede reducir la resistencia en la zona del electrodo.
• Compactación: Una mayor compactación del terreno *disminuye* su resistividad.

Medición de la Resistividad del Suelo

El diseño de una PAT requiere conocer el perfil de resistividad del terreno a diferentes profundidades. Esto permite optimizar la forma y disposición de los electrodos para obtener los mejores resultados técnico-económicos y prever las características de la red de tierra.

Métodos de Medida

Los métodos más comunes son:

• Método de Wenner
• Método simétrico

Ambos métodos utilizan:

• Instrumento de medida de 4 bornes.
• 4 picas o electrodos auxiliares.
• 4 conductores (longitud suficiente, sección mínima de 1.5 mm²).

Método de Wenner

Este método calcula la resistividad aparente del terreno utilizando cuatro picas espaciadas uniformemente y de forma simétrica respecto a un punto central (O). La profundidad (h) de la capa de terreno que se está midiendo es proporcional a la separación entre electrodos (a), según la relación: h = (3/4) * a (en metros).

Se inyecta una corriente (I) a través de los electrodos exteriores (C1 y C2), y se mide la tensión (V) entre los electrodos interiores (P1 y P2). La relación V/I proporciona el valor de resistencia. La resistividad aparente se calcula considerando una sección semiesférica del terreno con centro en O y radio ‘a’. Este método permite obtener un perfil de resistividades a diferentes profundidades variando la separación entre las picas.