Ver 6ª PARTE
Resistividad de suelos
La
resistividad de la tierra puede reducirse del 15 – 90 % por tratamiento
químico, dependiendo del tipo de textura del suelo. Hay varios agentes químicos
convenientes para este propósito, incluyendo cloruro sódico, sulfato de
magnesio, sulfato de cobre, y cloruro de calcio. La sal común y el sulfato de
magnesio son los más comúnmente usados.
Electrodos existentes
Todos los
electrodos de puesta a tierra caen en una de dos categorías: aquellos que son
una parte inherente de la estructura o sus cimentaciones, y aquellos que han
sido específicamente instalados para propósitos de puesta a tierra.
Por
seguridad de la puesta a tierra y para pequeños sistemas de distribución donde
las corrientes de tierra son de magnitud relativamente baja, se usan tales
electrodos de tuberías de agua metálicas enterradas ya que son económicas. Sin
embargo, antes de colocar estos electrodos de forma fiable, es esencial que su
resistencia a tierra sea medida para asegurar que alguna discontinuidad no
prevista no afecta seriamente su conveniencia. El uso de tuberías de plástico
en un nuevo sistema de agua eliminarán el valor de la puesta a tierra del
electrodo. Incluso las tuberías de hierro o acero pueden incluir juntas que
actúan como aisladores. Los sistemas de tubería interiores que puedan ser
energizados deben ser conectados al conductor de puesta a tierra del sistema.
Si el sistema de tuberías contiene un elemento diseñado para permitir su
retirada fácil, tal como un contador de agua, se utilizará un puente sobre ese
elemento.
Electrodos de tierra encastrados en hormigón
El hormigón
bajo el nivel de tierra es un buen conductor eléctrico, con una resistencia de
tierra moderadamente baja. Consecuentemente, los electrodos encastrados en
hormigón actuarán como excelentes electrodos de tierra.
Crear un
electrodo encastrando un electrodo metálico en hormigón probablemente no será
económico, pero la mayoría de los establecimientos industriales emplean metales
encastrados en hormigón para otros propósitos. El acero de refuerzo en las
cimentaciones de hormigón es un buen ejemplo. El encastrado de acero en
hormigón, además de contribuir a una baja resistencia de tierra, sirve para
inmunizar el acero contra la desintegración corrosiva, tal como la que tiene
lugar si el acero está en contacto directo con tierra. Aunque cobre y acero
estén en contacto cada uno con otro dentro del lecho de hormigón húmedo, la desintegración
destructiva del elemento de acero no tiene lugar.
Las barras
de refuerzo de acero en los pilares de las cimentaciones usualmente consisten
en grupos de cuatro o más elementos verticales mantenidas por anillas cuadradas
espaciadoras horizontales en intervalos regulares. Las mediciones muestran que
tales pilares tienen una resistencia de electrodo de alrededor de la mitad de
la resistencia de una varilla de tierra simple
a la misma profundidad en tierra.
El cable de
cobre encastrado en hormigón es similarmente beneficioso, un hecho
especialmente valioso bajo circunstancias de alta resistividad de tierra.
El cable de
cobre en hormigón es similarmente beneficioso, un hecho que puede ser de valor
particular bajo circunstancias de alta resistividad de tierra.
Electrodos fabricados
Los
electrodos fabricados pueden dividirse en electrodos, tiras o cables
enterrados, rejillas, placas enterradas y contrapesos. El tipo seleccionado
dependerá del tipo de suelo encontrado y la profundidad disponible. Los electrodos
generalmente son más satisfactorios y económicos donde el lecho de rocas está a
3 m o más bajo la superficie, mientras las rejillas, tiras enterradas, o cables
son preferidos para menores profundidades. Incrementar el diámetro de una
varilla de tierra tiene poco efecto, mientras que incrementar la longitud si
tiene un efecto significativo en la reducción de la resistencia a tierra. Las
rejillas se usan frecuentemente en subestaciones o estaciones de generación
para proporcionar áreas equipotenciales en toda la estación donde los riesgos
para la seguridad y las propiedades justificarían un coste más alto. También se requiere menos cantidad de
material enterrado por ohmio de conductancia de tierra. Las placas enterradas
no se han usado en los últimos años debido a su mayor coste comparado con
varillas o tiras. Asimismo, cuando se usan en pequeño número, son el tipo menos
fiable de electrodo. El contrapeso es una forma de electrodo de cable
enterrado, y su uso está generalmente confinado a localizaciones que tienen
suelos de alta resistencia, tales como arena o roca, donde otros métodos no son
satisfactorios.
Corrosión galvánica
Se ha
desarrollado una conciencia creciente de posible agravamiento de la corrosión
galvánica de los elementos de acero enterrados si los contactos se realizan con
metales disimilares, tal como el cobre.
El resultado
ha sido una tendencia a buscar un diseño del electrodo de tierra eléctrica que
es, galvánicamente, neutra con respecto a la estructura de acero. En algunos
casos, el diseño de electrodo de tierra emplea electrodos metálicos de acero
expuesto con interconexiones de cable de cobre.
La corrosión
del acero enterrado tiene lugar incluso sin una conexión cruzada a metales
disimilares enterrados. La superficie expuesta del acero enterrado
inherentemente contiene partes del material conductor disimilar, fragmentos de
metal extraños, o inclusiones de escoria, que crean células galvánicas locales
y corrientes de circulación locales. En los puntos donde la corriente deja la
superficie metálica, los iones metálicos dejan el metal parental y se produce
una corrosión destructiva. Las conexiones cruzadas a metales disimilares pueden
agravar la tasa de corrosión, pero no es la única causa de acción.
La
tecnología de ingeniería eléctrica reconocería el problema y busca diseños de
electrodos de tierra que no producirán un incremento en la tasa de
desintegración corrosiva de elementos metálicos enterrados no eléctricos. Una
prioridad imperiosa dicta que el electrodo de tierra eléctrico en sí mismo no
sufra destrucción por corrosión galvánica. La economía relativa será un factor
inevitable en la elección del diseño.
Podemos
afrontar este problema entendiendo el modelo de comportamiento eléctrico del
metal encastrado en hormigón de bajo grado. La relación del acero encastrado en
hormigón respecto a la corrosión galvánica es la siguiente:
a)
Hay generalmente una extensa disposición de
elementos de refuerzo de acero encastrados en hormigón dentro de las
cimentaciones y zapatas, que colectivamente forman una enorme área de
superficie total, resultando en valores de densidad de corrientes
extremadamente bajas en la superficie de acero.
b)
Las barras encastradas en el hormigón en sí
mismas constituyen una conexión de tierra de baja resistencia permanente
excelente con poca penalización económica.
c)
El flujo de corriente a través de los límites de
acero – hormigón no desintegra el acero como si el acero estuviese en contacto
con tierra.
Ver 8ª PARTE
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