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 Capítulo 4
Extracto de: IEEE Std 142-1991 (green Book)
4.1 Resistencia a tierra
4.1.1 Naturaleza de la resistencia a tierra
La resistencia a tierra de un electrodo está formada por:
 Resistencia del electrodo (metal)
 La resistencia de contacto entre el electrodo y el terreno
 La resistencia del terreno, desde la superficie del electrodo hasta la tierra infinita
Las dos primeras resistencias pueden ser pequeñas comparadas con la tercera, y pueden no ser tomadas en
cuenta para propósitos prácticos. El tercer elemento es el discutido aquí.
La tierra es (relativamente) infinita, en su tamaño comparado con los sistemas de tierra que conocemos, así es su
capacidad para absorber una corriente virtualmente ilimitada. Sin embargo esta corriente ilimitada a tierra es
trasmitida a través de la interfase electrodo-tierra descrito como sigue:
Alrededor del electrodo de tierra, la resistencia del terreno es la suma de las resistencias serie de las
capas de tierra, localizadas progresivamente hacia fuera del electrodo. La capa mas cercana a la varilla
tiene la circunferencia más pequeña, así es su sección transversal, por lo que su resistencia es la más alta.
Capas posteriores tienen superficies mayores y por la tanto menor resistencia. Mientras el radio de la
varilla se incrementa, la resistencia incremental por unidad de radio disminuye efectivamente casi a cero.
La figura 61 ayuda a visualizar esto, muestra una varilla típica de 3 metros de longitud y 16 milímetros enterrada
en el terreno. La trayectoria de la corriente de tierra hacia fuera de la varilla consiste de capas sucesivas cilíndricas
y hemisféricas. Mientras la distancia desde la varilla se incrementes, también se incrementa la sección transversal
de cada capa. Mientras esta área se incrementa, la resistencia en serie individual decrece inversamente con el
área. La tabla 9 muestra el resultado de tomar estos cálculos basados en la distancia de 7.6 metros, que
representan 100% de la resistencia total de tierra. La tabla muestra que en los primeros .03 metros desde la
superficie de la varilla se encuentra el 25% de la resistencia total. En los primeros 0.15 metros y 0.3 metros se
encuentran el 52 y 69 % respectivamente de la resistencia total.
Por lo tanto los primeros centímetros alejados de la varilla son los mas importantes, la resistencia del electrodo es
la mas alta preocupación. En lugares de alta resistencia de tierra lo mejor para disminuir la resistencia a tierra es
utilizar tratamientos químicos.
Tabla 9. Resistencia del electrodo al radio r
 De un electrodo de 3m de largo, 5/8” de diámetro
Agregar más electrodos para reducir la resistencia no afecta en gran medida si ellos se encuentran cerca entre sí.
Gran cantidad de electrodos colocados muy cerca no disminuye la resistencia en forma reciproca a su cantidad.
Este fenómeno es causado por la resistencia común mutua en la que la corriente de cada uno eleva el voltaje del
otro. Ya que el voltaje es mayor para el mismo flujo de corriente la resistencia se incrementa por la resistencia
mutua.
4.1.2 Valores aceptables recomendados.
Los sistemas de puesta a tierra más elaborados podrían no satisfacer adecuadamente a menos que la conexión
del sistema a tierra sea adecuada para esa instalación. La conexión a tierra es una de las partes más importantes
del sistema de tierra. Es también la más difícil de diseñar.
La conexión a tierra del sistema de electrodos, necesita tener suficientemente baja resistencia para permitir una
operación rápida del dispositivo de protección del circuito en el caso de una falla a tierra, para la seguridad del
 
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personal que esta en la vecindad de los equipos, gabinetes, conductores o los electrodos mismos y para limitar 
los transitorios de sobrevoltaje.
El desarrollo de un electrodo de baja resistencia es importante para estas metas, primero para los alimentadores
del sistema donde la trayectoria de las corrientes de falla es por la tierra y segundo como un respaldo para la tierra
del equipo que podría ocasionalmente estar abierto en forma no intencional. Lógicamente mientras más baja sea la
resistencia a tierra mejor se cumplen estos requerimientos. Resistencia del sistema de tierra menor de 1 Ohm, se
pueden obtener usando electrodos individuales conectados juntos.
Los 25 Ohms. Que indica la norma aplica a la máxima resistencia de un solo electrodo. Si se obtiene una
resistencia mayor para un solo electrodo se solicita un segundo electrodo puesto en paralelo. Esto no debe ser
interpretado que 25 Ohms es un nivel satisfactorio para un sistema de puesta a tierra.
4.1.3 resistividad del suelo.
Se recomienda ampliamente la investigación de la resistencia a tierra del lugar a trabajar. La resistivididad del suelo
varia con la profundidad, tipo y concentración de sales solubles, el contenido de humedad y la temperatura del
terreno. La resistividad en el suelo es una función electrolítica. La presencia de agua en la superficie no
necesariamente indica baja resistividad los efectos de la humedad y temperatura sobre la resistividad, también
dependen del tipo de suelo.
4.1.4 Cálculo de la resistencia a tierra.
La resistencia a tierra puede ser calculada y medida. Los cálculos han sido simplificados por la fórmulas
presentadas en la tabla 13. Son aproximaciones solamente y establecen las capacidades actuales en relación a
los modelos computarizados de los sistemas a tierra y puesta a tierra, para usar estas herramientas considere lo
aquí enunciado.
Tabla 13 Fórmulas condensadas para calcular la resistencia a tierra
Una fórmula simplificada para la mayoría de los electrodos utilizados tiene una exactitud de 15% (resistencia de un
electrodo 3 metros de longitud 16 mm de diámetro enterrado en un terreno de resistividad uniforme de r W- cm)
es:
 r (W cm )
 Rg = W
 335 cm
Múltiples electrodos en paralelo disminuyen la resistencia a tierra comparado con un solo electrodo. Múltiples
varillas son comúnmente utilizadas para obtener la resistencia necesaria en instalaciones de gran capacidad.
Agregar una segunda varilla no significa disminuir a la mitad la resistencia obtenida por una sola varilla, ya que las
2 varillas están separadas una de otra. Una regla útil es que las puestas a tierra de 2 a 24 varillas colocadas en
línea una después de la otra, separadas una longitud de varilla, o colocadas en triángulo delta, o en círculo, o en
cuadrado proveerá una resistencia a tierra dividida por el número de varillas y multiplicadas por el factor F tomada
de la tabla 14.
Tabla 14 Factores de multiplicación para varias varillas
Colocar varillas adicionales en la periferia de un círculo, cuadrado u otra forma geométrica no reducirá
apreciablemente la resistencia a tierra más allá de los electrodos periféricos solos.
4.1.5 Capacidad de corriente.
Un factor que no puede ser olvidado en un sistema a tierra es la capacidad de corriente de la conexión a tierra. Las
condiciones de temperatura y humedad alrededor del electrodo tiene un efecto directo en la resistividad del circuito
de puesta a tierra. La corriente pasando del electrodo a la tierra tiene un efecto definitivo en estas dos condiciones.
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Corrientes de baja magnitud aún si son de larga duración tendrán un pequeño efecto de calentamiento. El efecto de
la conducción de calor y el movimiento de humedad en estos casos no modificará grandemente el valor original
de la resistencia a tierra.
Donde la tierra deba disipar grandes corrientes por periodos cortos no se observan grandes cambios en la
disipación interna. La densidad de corriente permisible para un aumentode temperatura dado es inversamente
proporcional a la raíz cuadrada de la resistividad del suelo.
La resistencia efectiva de la conexión a tierra depende del número de eventos que pudieran ocurrir antes que las
condiciones normales del terreno se establezcan.
Debido que el 25 % de resistencia a tierra de cada varilla ocurre dentro de .03 m de radio de la superficie, severos
calentamientos y vaporización de la humedad adyacente a la varilla puede ocurrir en fallas graves.
Cuando la humedad se evapora la efectividad de la varilla en un terreno seco se reduce grandemente. La
evaporación de la humedad del terreno puede resultar en carbonización de la superficie cercana al electrodo. Para
prevenir la carbonización del electrodo la corriente máxima por metro de longitud del electrodo no debe exceder el
valor determinado por la siguiente fórmula:
I = (34 800 d L )/ (r t )1/2 
Para una varilla de .32 metros de longitud y 16 mm de diámetro puede evacuar 116 A en un terreno de 2500 Ohm -
cm, y 58 A para un terreno de 10,000 Ohm
Donde:
D = diámetro de la varilla.
L = a longitud en metros.
r = a Ohm metro.
t = segundos (solo validado para periodos de tiempo muy cortos)
Corrientes de tierra de gran magnitud y mucha duración no son comunes pero pueden ocurrir como resultado de
fallas de tierra con circuitos de protección mal dimensionados. Para anticiparse a ese tipo de corrientes el sistema
debe cubrir un área grande utilizando un elevado número de electrodos para mantener la densidad de corriente en
la tierra a un nivel bajo.
4.1.6 Tratamiento del suelo.
Se puede reducir la resistividad del suelo de 15 a 90 % con tratamientos químicos los productos más utilizados
son: cloruro de sodio, sulfato de magnesio, sulfato de cobre y cloruro de calcio. La sal común y el sulfato de
magnesio son los más comunes.
Los químicos son generalmente aplicados colocándolos circularmente alrededor del electrodo pero previniendo el
contacto directo con él. El efecto de este tratamiento no es muy durable y debe ser acelerado saturando el área con
agua. Debe ser renovado periódicamente dependiendo de la naturaleza del tratamiento químico y las
características del suelo. Los tratamientos químicos también tienen efectos adversos en la protección contra la
corrección de los elementos de tierra, esto debe tomarse en cuenta los tratamientos químicos al suelo son una
solución activa al problema de alta resistividad, para ser efectivo se debe establecer un esquema de mantenimiento
regular para asegurar la baja resistencia a tierra.
4.2 Electrodos de tierra
Básicamente todos los electrodos pueden ser divididos en 2 grupos. El primero incluye las tuberías metálicas
enterradas, estructuras metálicas del inmueble y cualquier otra estructura metálica enterrada cuyo propósito este
ajeno a la puesta a tierra. El segundo grupo incluye los electrodos específicamente diseñados para propósitos de
puesta a tierra. Este segundo grupo puede ser subdivido en barras reforzadas de acero, cables, rejas, placas y
otros. El tipo seleccionado dependerá del terreno encontrado y la profundidad disponible. las rejillas son
frecuentemente utilizadas para subestaciones o estaciones generadoras, para proveer áreas equipotenciales
donde el peligro para la vida y las propiedades justifiquen su alto costo, las placas no son utilizadas hoy en día
debido a su alto costo comparado a las varillas de tierra.
Cuando múltiples electrodos se utilizan a menos de 3 metros de distancia su eficiencia no mejora en relación al
aumento de su costo de instalación.
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