MEDICIN DE LA RESISTIVIDAD DE SUELOS2.3.1 MARCO TERICOLos datos de la resistencia del suelo son el factor clave en el diseo de un sistema de aterramiento para un objetivo de funcionamiento especfico. Todo suelo conduce corriente elctrica, con algunos suelos teniendo una buena conductividad elctrica mientras que la mayora tiene conductividad elctrica inferior.La resistencia del suelo vara extensamente en el mundo entero y cambia dramticamente dentro de reas pequeas. La resistencia del suelo es influenciada principalmente por el tipo de tierra (arcilla, pizarra, etc.), contenido de agua, la cantidad de electrolitos (los minerales y sales disueltas) y finalmente, la temperatura.Al disear un sistema de aterramiento para un objetivo de funcionamiento especfico, es necesario medir exactamente la resistencia del suelo del sitio donde el sistema de aterramiento ser instalado. El diseo de sistema de aterramiento es un proceso de ingeniera que remueve la conjetura y el arte de poner a tierra. Permite que el aterramiento sea hecho de manera correcta la primera vez. El resultado es un ahorro en costos evitando los cambios de orden y las mejoras de la tierra.Propiedades del sueloEl suelo es un medio bastante heterogneo y sus caractersticas dependen bastante de la granulometra y concentracin o capacidad de difusin de especies, por esto es preciso separar sus caractersticas fsicas y qumicas.Propiedades FsicasLa cualidad fsica ms importante de un suelo es su permeabilidad, sea relativa a la humedad o al oxgeno. La permeabilidad depende fuertemente de la granulometra o tamao de partcula, por ejemplo, la arena provee una buena circulacin de aire y por lo tanto provee suficiente oxgeno para producir reacciones de tipo catdico; por otro lado se puede tener suelos de tipo arcilloso que al ser de una textura tan fina tienden a retener la humedad pero que proveen una pobre aireacin.

Las tierras suelen clasificarse en tres grandes grupos de acuerdo a su granulometra: Arenas gruesas: 0.07 a 2 mm Cieno: 0.005 mm a 0.07 Arcillas: menores a 0.005 mmLos primeros son generalmente suelos secos y bien aireados, con alta resistividad y poco agresivos, mientras que los ltimos suelen ser hmedos, conductores y agresivos desde el punto de vista de la corrosin.

Propiedades qumicasLas propiedades qumicas de un suelo pueden a su vez catalogarse en dos subgrupos: Composicin qumica de elementos solubles en agua presentes en el suelo. Mineraloga y composicin qumica de los suelos.El primer grupo, junto con la humedad, est muy relacionado con la habilidad conductora del suelo, el cual es inversamente proporcional a su resistividad. El pH y la concentracin de contaminantes (de origen orgnico o inorgnico) tambin juegan un papel fundamental en la corrosin de estructuras enterradas. Los suelos hmedos y conductores suelen ser ms agresivos que los secos y resistivos, por esto es importante clasificar los suelos en funcin de la resistividad, la cual depende fuertemente de: Sales solubles Composicin propia del terreno Estratigrafa Granulometra Estado higromtrico Temperatura Compactacin

Esta propiedad usualmente se mide con el mtodo de 4 puntos Wenner. Utiliza un medidor de resistencia del terreno digital de 4 electrodos, tal como es de Megger 5/4 o el AEMC modelo 4500 y otros instrumentos, cuatro puntas de prueba y conductores.Requiere la insercin de cuatro puntas de prueba en la zona de prueba. Las puntas de prueba estn instaladas en una lnea recta y equidistante (vase la Figura 1-1). Las puntas de prueba establecen un contacto elctrico con la tierra.El medidor de prueba de cuatro puntos inyecta una corriente constante a travs de la tierra va del probador y las dos puntas externas. La corriente fluyendo a travs de la tierra (un material resistente) desarrolla una diferencia de voltaje/potencial. Esta cada de voltaje resultando del flujo de corriente es entonces medido entre las dos puntas de prueba internas.El medidor entonces sabe la cantidad de corriente que est atravesando la tierra y la cada de voltaje a travs de las dos puntas de prueba de centro. Con esta informacin el medidor utiliza la ley de ohmios (R=E/I) para calcular y para exhibir la resistencia en ohmios.Este valor exhibido de la resistencia est en ohmios y se debe convertir a ohmio-metro, que son unidades de medida para la resistencia del suelo. Ohmiometro es la resistencia de un volumen de tierra que es un metro por un metro por un metro, o un metro cbico.Para convertir de los ohmios exhibidos a ohmio-metro, la lectura de medidores multiplicada por 1.915 y el resultado es multiplicado las veces del espaciamiento de la punta de prueba. A continuacin se muestra la frmula de clculo.p (ohmios-m)= 2xRxA..(4.1)p= resistividad del suelo en ohm-metros (-m).2= constantesR= Lectura digital en ohmios ().A= distancia entre electrodos in ft. (pies)Las lecturas se toman generalmente en los espaciamientos de la sonda de 5, 10, 15, 20, 30 y 40, 60, 80 y 100 pies.Si la prueba se est realizando para los propsitos de estudios de subida de potencial de la tierra (GPR) o para el diseo de subestacin, las lecturas de punta de prueba de hasta 150 pies de espaciamiento deben ser realizadas. La resistencia calculada del suelo es el promedio de la resistencia de la superficie a una profundidad equivalente a un espaciamiento de la punta de prueba. Por ejemplo, un espaciamiento de la punta de prueba de 20 pies entre cada punta de prueba proporcionar la resistencia media del suelo entre la superficie y una profundidad de 20 pies.Varias lecturas en los diversos espaciamientos de la punta de prueba y en diversas reas del sitio son requeridas. Cuantos ms datos estn disponibles para la agencia del diseo, sern capaces de disear y de predecir el funcionamiento del sistema de aterramiento con ms exactitud. Las ventajas al cliente son que el trabajo es hecho de manera correcta la primera vez.Las lecturas deben ser tomadas a lo largo de por lo menos dos lados del sitio y diagonalmente desde una esquina hasta la otra. Un tubo metlico o alguna estructura metlica subterrnea podran influenciar las lecturas. Cuantos ms datos estn disponibles y usados en el diseo proporcionan ms confianza en el resultado.

4. Mecanismos de corrosin en suelosEl mecanismo de corrosin de los materiales metlicos enterrados es electroqumico, siempre y cuando exista un mnimo de humedad. La reaccin andica en estas condiciones es la disolucin del metal:

Me ----- Men+ + neLa reaccin catdica cuando existe reduccin por presencia de oxgeno es:O2 + 2H2O + 4e ----4OHEn terrenos ricos en material orgnico producidos por actividad bacteriana, la presencia de H+ puede llegar a ocasionar una reduccin catdica segn la siguiente reaccin:

2H+ + 2e ---- H25.3. Resistividad del suelo

En general se considera que a bajas resistividades (alto contenido de electrolitos) la corrosin de una estructura enterrada aumenta. Sin embargo esto solo aplica para metales que no estn bajo proteccin catdica, ya que sta se torna ms efectiva cuando la resistividad tambin es baja.Para metales sin proteccin catdica, los suelos se clasifican de acuerdo a su agresividad en funcin de la resistividad, tal como se presenta en la tabla. Valores comunes de resistividad para varios tipos de suelo se pueden observar en la figura.

Se destaca tambin la figura, la cual correlaciona el pH y la resistividad con el tiempo de vida til de tuberas de acero galvanizado, se debe tener en cuenta que este tipo de nomogramas desprecia otros efectos que pueden ser relevantes, como los factores biolgicos.

Fig. 3.3: Resistividades tpicas de algunas aguas y suelos

Fig. 3.4: Esquema de las zonas de agua en suelos

DATOS EXPERIMENTALESDistancia de separacin entre las jabalinasa (m)Resistencia medida en el laboratorioR (ohm)

111.09

28.70

43.98

(1) r: resistividad del suelo ohm.m; R: Resistencia medida en el laboratorio.:a=Distancia de separacin entre las jabalinas. Datos hallados a partir de la expresin (1)Distancia de separacin entre las jabalinasa (m)Resistencia medida en el laboratorioR (ohm)Resistividad del suelor (ohm.m)

111.0922.18

28.7034.8

43.9831.84

Comparamos los resultados con la siguiente tabla:

DISCUSION DE RESULTADOS De acuerdo a los datos mostrados en la Tabla notamos que la el grado de agresividad del terreno es discreto pues los resultados se encuentran dentro del intervalo de 10 a 100 ohm.m. El principal factor de que el grado agresividad del terreno sea discreto se debe al estado higromtrico es decir el contenido de agua y humedad ya que el suelo presentaba humedad pero esta humedad no era significativamente alta (como en invierno). Tambin notamos que a medida que aumenta la resistividad del suelo de acuerdo a la profundidad, la humedad est disminuyendo ya que en la superficie habr una mayor cantidad de humedad.CONCLUSIONES La resistividad de un terreno va depender de la estructura del suelo, las dimensiones, de su composicin, de su porosidad y permeabilidad, de la humedad y de la cantidad de iones. La velocidad de corrosin est ligada a la resistividad del terreno, por ello en el caso de proteger tuberas subterrneas es importante conocer primero la resistividad del suelo. La aireacin como la humedad son un factor determinante en la corrosin de metales en el suelo.

Experimento N3: Medicin de la resistividad de suelos:La resistividad del suelo es una propiedad que mide la resistencia que ofrece el paso de la corriente en un terreno. La resistividad del terreno vara ampliamente a largo del todo el terreno, est determinada por los siguientes factores: Sales solubles: La resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos; es decir por la cantidad de humedad, minerales y sales disueltas Composicin propia del terreno: La composicin del terreno depende de la naturaleza del mismo. Por ejemplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40-500 ohm.m, en cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 ohm-m o ms alta, Estratigrafa: El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. Granulometra: Influye bastante sobre la porosidad y el poder retenedor de humedad y sobre la calidad del contacto con los electrodos aumentando la resistividad con el mayor tamao de los granos de la tierra. Estado higromtrico: El contenido de agua y la humedad influyen en forma apreciable. Temperatura: A medida que desciende la temperatura aumenta la resistividad del terreno Compactacin. La resistividad del terreno disminuye al aumentar la compactacin del mismo.