¿Qué es la resistividad del suelo y por qué es necesario un estudio geoeléctrico?

El estudio geoeléctrico del subsuelo permite establecer la configuración óptima del sistema de puesta a tierra a diseñar.

La medición de la resistividad del terreno permite determinar el trazado, la profundidad, el número y el tipo de elementos necesarios en función de los requisitos de seguridad y funcionalidad.

La resistividad del suelo es una característica que define la oposición del suelo al paso de la electricidad, también conocida como resistencia específica del suelo. El subsuelo suele estar estratificado en capas y resistividades desconocidas, que determinan el valor de la resistencia de un sistema de puesta a tierra. El objetivo de los estudios geoeléctricos es la caracterización eléctrica del subsuelo mediante la determinación del número de capas, su espesor y la resistividad de cada una de ellas.

La medición de la resistividad permite estimar la resistencia de puesta a tierra de una estructura o de un sistema y los gradientes de potencial, incluidas las tensiones de paso y de contacto. También ayuda en el cálculo del acoplamiento inductivo entre circuitos vecinos de energía y comunicación, así como en el diseño de sistemas de protección catódica.

La resistividad del terreno determina los parámetros de diseño de un sistema de puesta a tierra, como la profundidad óptima de enterramiento; los materiales adecuados en función de la velocidad de corrosión del terreno; el número, el tipo y la disposición adecuada de los electrodos necesarios. De este modo, se obtiene el valor de resistencia deseado y la máxima seguridad del sistema.

Con las características eléctricas de un sistema de puesta a tierra, es posible diseñar un sistema de puesta a tierra más eficaz, más rápido de ejecutar, con menores costes de diseño, tensiones de paso y contacto controladas en toda la superficie, mayor seguridad para las personas de la instalación y con una vida útil optimizada.

Por qué la resistividad del suelo es crucial en un proyecto de puesta a tierra

Los suelos no son homogéneos, por lo que se producen variaciones en la resistividad. Los principales factores de estas variaciones son el tipo de suelo, la cantidad de humedad, la composición química, la compactación del material, la temperatura, la estratificación del suelo, la mezcla de diferentes materiales, la concentración y composición química de las sales disueltas, el tamaño de las partículas, etc.

Algunos de estos aspectos dependen de cambios a largo plazo y pueden asumirse como constantes en el proyecto del sistema de puesta a tierra (tipo de suelo, composición química, estratificación y compactación del material). Sin embargo, otros (contenido de humedad, temperatura, concentración y composición química de las sales disueltas) son variables.

En la medición de la resistividad, los efectos de las distintas capas del suelo se promedian para obtener la denominada resistividad aparente. Existen varios métodos para medir la resistividad. A continuación se presentan dos de los más utilizados: las configuraciones Wenner y Schlumberger1.

Método de Wenner para medir la resistividad del suelo

El método de Wenner, desarrollado por Frank Wenner de la Oficina de Normas de EE.UU. en 19162, es el más utilizado para medir la resistividad del suelo. Consiste en utilizar cuatro puntas, espaciadas a distancias iguales entre sí. Las dos interiores son los electrodos de potencial, mientras que las exteriores son los electrodos de corriente. Midiendo la diferencia de potencial entre los electrodos interiores y dividiendo por los electrodos de corriente, se obtiene la resistencia.

Realizando diferentes mediciones y cambiando la separación de los electrodos, se obtienen diferentes valores que, graficados en función de la distancia, indican las diferentes capas que componen el suelo estudiado.

Este método permite obtener la resistividad del suelo para capas profundas, sin necesidad de enterrar los electrodos a estas profundidades. Además, los resultados no se ven afectados por la resistencia de los electrodos auxiliares ni por las perforaciones realizadas para introducirlos en el suelo.

La interpretación de los valores de resistencia medidos en el suelo es más sencilla en términos de resistividad aparente, lo que permite visualizar fácilmente la tendencia de este parámetro.

Por último, los instrumentos pueden ser menos sensibles que los necesarios para la configuración Schlumberger, ya que al separar los electrodos de corriente, también se distancian los electrodos de potencial.

Método Schlumberger

El método Schlumberger se basa en el método Wenner, pero obtiene una sensibilidad superior en ensayos con distancias de medición mayores. En esta configuración, la separación entre los electrodos de potencial se mantiene fija en el centro del sistema, mientras que la distancia de los electrodos de corriente varía. La separación entre los electrodos de potencial es pequeña en comparación con las otras estacas y se mantiene.

Esta configuración es menos sensible a las variaciones laterales del terreno, ya que los electrodos de potencial permanecen fijos. Sin embargo, la medición es más sencilla porque los electrodos centrales permanecen fijos, por lo que se requiere menos espacio total para las mediciones.

Servicio profesional para estudios geoeléctricos avanzados

Los estudios geoeléctricos suelen requerir equipos específicos y personal con amplios conocimientos en la materia para su correcta realización. Al final, esto complica su ejecución y los encarece.

Por ello, Aplicaciones Tecnológicas S.A. ha desarrollado un método propio basado en la simplificación de la toma de medidas, las comunicaciones IoT y la aplicación de inteligencia artificial. Ofrecemos este método a ingenierías y estudios de arquitectura con el servicio de estudios geoeléctricos avanzados. Nuestro método proporciona los resultados más fiables y el procedimiento más optimizado posible.

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El sistema GEOELECTRIC EARTHING METER consiste en un dispositivo inteligente y de fácil manejo con el que el operario, guiado por la app del sistema, realiza las mediciones en los puntos previamente determinados en el estudio previo del suelo.

Los valores medidos y su geoposicionamiento para cada punto se envían por GSM al centro de cálculo y diseño para su procesamiento mediante algoritmos heurísticos. Nuestro equipo técnico de expertos realiza la representación e interpretación de los datos, así como la elaboración de un informe final con los resultados optimizados.

Las puestas a tierra son sistemas críticos en cualquier instalación eléctrica o industrial, cuya incorrecta ejecución tiene consecuencias para la seguridad de personas y bienes. Por otra parte, el sistema de puesta a tierra está enterrado, por lo que cualquier adaptación posterior resulta muy compleja.

La resistividad del terreno es un parámetro fundamental para el dimensionamiento de un sistema de puesta a tierra adecuado. Por ello, es necesario conocer su valor a la hora de diseñar un sistema de puesta a tierra. Un estudio geoeléctrico permite conocer la resistividad del terreno en cada capa del subsuelo para elegir la puesta a tierra más adecuada. El método de Aplicaciones Tecnológicas S.A. consigue una instalación más rápida y eficiente, con menores costes finales de proyecto, pero con mayor eficacia y vida útil.

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Referencias

Sanz Alzate, J. H. Métodos para la medida de la resistividad del suelo. Sci. Tech. 19, 125-130 (2002).

Wenner, F. A method of measuring earth resistivity. Bull. Bur. Stand. 12, 469-478 (1916).