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TL-5Telurímetro digital controlado por microprocesador

Guía del Usuario

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Indice1. Descripción___________________________________________________________ 72. Funciones del panel ____________________________________________________ 9

2.1. Conexiones de entrada y salida _______________________________________ 92.2. Teclado _________________________________________________________ 102.3. LEDS___________________________________________________________ 11

3. Rangos de medición___________________________________________________ 114. Batería y recarga _____________________________________________________ 12

4.1. Descripción de la batería. ___________________________________________ 124.2. Verificación del estado de la batería ___________________________________ 124.3. Cargador de batería _______________________________________________ 124.4. Procedimiento de Carga ____________________________________________ 12

5. Reloj y calendario_____________________________________________________ 136. Verificación de la calibración del equipo ___________________________________ 137. Medición de la resistencia de puesta a tierra (R PAT)_________________________ 14

7.1. Consideraciones especiales sobre la medición de la resistencia de PAT ______ 158. Medición de las tensiones espureas _______________________________________ 179. Medición de Resistividad específica del suelo por el método de Wenner __________ 1710. Indicaciones de anormalidades en el Display ______________________________ 22

10.1. Alto valor de tensión espurea _______________________________________ 2210.2. Valor de R PAT muy alto___________________________________________ 2210.3. Alto Valor de resistencia de las estacas auxiliares _______________________ 2210.4. Valor muy alto de Resistividad ______________________________________ 23

11. Transfiriendo datos al ordenador PC __________________________________ 2411.1. Puerto de comunicación RS-232_____________________________________ 2411.2. Dentro de su PC _________________________________________________ 25

12. Impresora (opcional) _________________________________________________ 2812.1. Ejemplo de impresión _____________________________________________ 2812.2. Alimentación del papel ____________________________________________ 2812.3. Papel __________________________________________________________ 28

13. Especificaciones técnicas _____________________________________________ 29

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1. DescripciónEl telurímetro TL-5 es un instrumento digital controlado por microprocesadorque permite medir la resistencia de puesta a tierra y la resistividad específica delterreno (usando el método de Wenner), así como también puede detectar lastensiones parásitas presentes en el terreno. Este instrumento es apto para me-dir sistemas de puesta a tierra en subestaciones, industrias, redes de distribu-ción de energía, etc. de acuerdo con la IEC 61557-5. Es también útil para lamedición de la resistividad específica del suelo, con el objetivo de optimizar losproyectos de sistemas de puesta a tierra.

Antes de iniciar cada medición el equipo verifica que todas las condicionesestén dentro de los límites apropiados e informa al operador en el caso de en-contrar alguna anormalidad (tensiones de interferencia muy altas, resistencia delos electrodos auxiliares muy alta, muy baja corriente, etc.). Después, elige elrango mas adecuado y muestra en el display alfanumérico los resultados de lamedición.

Con el objeto de optimizar el ensayo de puesta a tierra el TL-5 permite que eloperador pueda elegir dos frecuencias para generar la corriente del ensayo(270 Hz o 1470 Hz). En principio la frecuencia más baja permite el análisis delsistema respecto de posibles falla provocadas por corrientes de maniobra (defrecuencia industrial). Por otro lado la frecuencia más alta muestra mejor lainfluencia de las corrientes provocadas por descargas atmosféricas en los sis-temas de puesta a tierra además de ofrecer alta inmunidad a la interferencia delas tensiones usualmente presentes en las proximidades de las subestaciones.

El instrumento tiene 4 rangos que son automáticamente seleccionados cubrien-do mediciones desde 0,01 Ω hasta 20 kΩ, lo cual permite obtener mucha preci-sión en las mediciones para cualquier clase de suelo.

Durante la medición de resistividad especifica del terreno, el operador puedeintroducir al equipo, las distancias entre jabalinas para aplicar la fórmula deWenner y mostrar directamente el valor de la resistividad.

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El TL-5 tiene memoria para almacenar las mediciones y puede conectarse auna impresora (opcional, no incluida con el equipo), además de una salida serie (para todas las versiones) que le permite comunicarse y enviar los datos a un ordenador PC para posterior análisis.

Es un equipo portátil, robusto y ligero, desarrollado para el uso en campo y bajo severas condiciones climáticas.

Se alimenta con una batería recargable con un cargador de 220/224 V~ y seprovee con todos los accesorios necesarios para realizar las mediciones (jabali-nas, cables, etc.), dentro de una maleta para su fácil transporte.

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2. Funciones del panelTodos los controles, indicadores, bornes de entrada y salida del TL-5 se en-cuentran en el panel de control y son fácilmente accesibles al operador. Lasfiguras siguientes informan la función de cada ítem del equipo.

2.1. Conexiones de entrada y salida

!

#"

$

%

&

'

(

)

!- Terminal de salida E"- Terminal de salida ES#- Terminal de salida S$- Terminal de salida H%- Display Alphanumerico&- Teclado'- RS-232 puerta de comunicación(- Entrada alimentación)- Control de alimentación del papel de la impresora PR-01(opcional)

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2.2. Teclado

*

+ , -

/ 0 1 2

.

3 5

4 6

7

*- ON/OFF - Llave de encendido+- Permite la impresión del ensayo,- Voltímetro

-- Selecciona frecuencia de 270 Hz

.- Selecciona función de Resistividad ρ

/- BATTERY STATUS. Muestra el estado de la batería

0- Tecla de memoria

1- Selecciona frecuencia de 1470 Hz

2- Selecciona función de Resistencia

34- Teclas de flechas (disminuye-aumenta). Permiten introducir las distanciasentre las jabalinas en pasos de 1, 2, 4, 8, 16 y 32m únicamente. Además de Rx.

56- Teclas de flechas (disminuye - aumenta). Permiten introducir las distan-cias entre las jabalinas en pasos de 1 m.

7- START. Botón de inicio del ensayo.

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2.3. LEDS89

:

; =<

>

8- Indica que fue seleccionada la función Resistencia. 9- Indica que el cargador de batería está operando.:- Indica que fue accionada la llave ON/OF.;- Indica que los valores medidos están siendo impresos.<- Indica que la tecla Voltímetro fue accionada.=- Indica que fue seleccionada la función Resistividad.>- Indica que se está realizando la medición.

3. Rangos de mediciónEl equipo posee 4 rangos de medición que son automáticamente seleccionadosdesde 0,01 Ω hasta 20 kΩ, como medidor de resistencia; de 0,01 Ωm hasta50 kΩm como resistivímetro, y de 0 a 60 V~ como voltímetro.

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4. Batería y recarga4.1. Descripción de la batería.El TL-5 utiliza una batería recargable, sellada, de 12V – 2.3Ah. Despuésde agotada su vida útil debe ser reciclada o depositada en forma adecuadaconforme con las leyes del medio ambiente.

4.2. Verificación del estado de la bateríaEstando el equipo encendido verifique el estado de la batería oprimiendo latecla / en el display indicará el estado de la batería

Con poca carga

LOW BATTERY [$ ]

Con carga normal

Battery Status [$$$$$ ]

Con carga completa

Battery Status [$$$$$$$$]

4.3. Cargador de bateríaEl cargador incorporado de batería se activa cuando el equipo se conecta a laalimentación externa, aún cuando la llave de encendido * está apagada.

4.4. Procedimiento de CargaVerifique que la llave * está apagada. Conecte el equipo a la alimentaciónexterna. El indicador : brillará con luz roja hasta completar la carga y en esepunto cambia para luz verde y así permanece hasta desconectar el cable dealimentación. Si el equipo fuera conectado, el display exhibirá el siguiente letre-ro:

Charging Battery...

Durante el proceso de carga la tecla START 7 estará desactivada.

Nota: La batería pierde parte de su carga estando almacenada. Por eso, antes de utilizarel equipo por primera vez, o después de algún tiempo sin uso, se debe recargar la batería.Por cuanto el tipo de batería recargable que utiliza este equipo no presenta “efecto memo-ria” y por las características inteligentes del cargador, no hay restricciones para iniciar unacarga tantas veces como se requiera. En cuanto el cargador detecte que la batería estácompletamente cargada pasará al estado de Flote en forma automática, protegiéndola desobrecargas.

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5. Reloj y calendarioPara facilitar la identificación de cada medición, el TL-5 posee reloj y calendariointernos. Fecha y hora pueden ser ajustados con un software para PC que sin-croniza el reloj del equipo con el ordenador PC.

6. Verificación de la calibración del equipoUtilizando una resistencia nominal patrón (Rx), es posible verificar la calibracióndel aparato. La resistencia debe ser conectada al TL-5 como indica la figurasiguiente:

RX

Después de conectar la resistencia, siga el procedimiento abajo detallado:• Encienda el TL-5.• Seleccione la función de medición de resistividad (.).• En la selección de distancia/resistencia patrón, elija Rx (resistencia nominal

patrón)• Oprima la tecla START 7 para iniciar la medición.• Después de 5 segundos, el display debe indicar un valor estable, próximo al

valor nominal de la resistencia patrón usada.Si indicase otro valor, el equipo está descalibrado y debe ser ajustado enun laboratorio calificado.

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7. Medición de la resistencia de puesta a tierra(R PAT)Clave en el terreno dos jabalinas (picas) auxiliares, la jabalina de corriente E3 yla jabalina de tensión E2, y conéctelas a través de los cables provistos, a losbornes H$ y S# respectivamente. El borne E! se debe conectar a la puestaa tierra cuya resistencia se quiere medir (E1) con el cable de 5m (Ver fig. 01).

E3 E2 E1

fig. 01

D1

D2

cable de 40m

Cable de20m Cable de 5m

Jabalina decorriente

Jabalina detensión

Puesta atierraincógnitaa medir

• Encienda el equipo con la llave ON/OFF*.• Durante unos instantes el display mostrará el siguiente mensaje:

Earth Resistance3_Pole 270Hz

Esta función y esta frecuencia son las iniciales cuando se enciende el equipo.(default).• Después oprima el botón de START7.• Durante unos pocos segundos brillará el led > y luego el display pasará a

indicar el valor de la resistencia y la unidad así:

R= 10.01@3_Pole 270Hz

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• El resultado de la medición será grabado en la memoria.• Oprimiendo la tecla + se permite que los datos sean impresos en la impreso-

ra (opcional). Durante esta operación el LED; se mantiene encendido.• Para seleccionar la frecuencia de 1470 Hz, se debe oprimir la tecla de Función

de Resistencia 2 y después la de 1470 Hz.

Así el display indicará...

R= 10.01@3_Pole 1470Hz

Esta comparación de R PAT con frecuencias diferentes permite verificar el com-portamiento del sistema tanto para interferencias de maniobras como para losefectos con descargas atmosféricas. Cada vez que se necesite cambiar la fre-cuencia se debe accionar primero el botón 2, (o apagar el equipo con la llave*) para después realizar la medición apretando la tecla START7. Las teclaspara cambiar la frecuencia son las 1 y -.

7.1. Consideraciones especiales sobre la medición de laresistencia de PATEn el método normalmente utilizado para medir la resistencia de difusión de unaPuesta a Tierra (PAT), se emplean dos jabalinas como electrodos auxiliares. Enla figura 01, D1 es la distancia entre la PAT E1 y el electrodo de corriente E3,mientras que D2 es la distancia entre la PAT y la sonda E2. La corriente gene-rada por el telurímetro circula por la PAT y el electrodo de corriente, y se mide latensión entre la PAT y la sonda E2. El valor de R se obtiene como el cociente dela tensión y la corriente.

En la fig. 02 se ha graficado el perfil de potencial con respecto a la PAT en lazona comprendida entre ésta y el electrodo de corriente, asumiendo que ladistancia entre esos puntos sea suficiente para que sus respectivas “zonas deinfluencia” no presenten superposición. Se denomina “zona de influencia” alárea próxima a cada electrodo en la cual se observa un gradiente de potencialsignificativo. Fuera de esa zona el potencial es constante (meseta de potencialentre los puntos A y B de la fig. 02).

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Para obtener una medición válida de la resistencia de PAT es necesario alejar lajabalina auxiliar de corriente lo suficiente como para que se cumpla la condiciónde no superposición de las zonas de influencia, y la jabalina de tensión (sonda)debe estar hincada en la zona de la meseta de potencial. Como referencia pue-de adoptarse el criterio de considerar que el radio de cada zona de influencia esdel orden de 3 veces la mayor dimensión del electrodo.

El adecuado cumplimiento de esta condición debe verificarse haciendo tresmedidas sucesivas de la resistencia de PAT manteniendo la posición de la jaba-lina de corriente pero desplazando la de tensión unos 2 metros entre las medi-das (puntos L, M, y N). Si las tres medidas presentan el mismo resultado (dentrodel error especificado del telurímetro) la medición debe considerarse correcta.De lo contrario debe aumentarse significativamente la distancia hasta la jabalinade corriente y repetir el proceso.

Meseta de potencialR

A L M N B

fig. 02

Posiciones de lasonda E2

Zona de influencia de lajabalina de corriente E3

Puesta atierra

Jabalina decorriente E3

Zona de influenciade la puesta a tierra

En general, las dimensiones de la PAT son mayores que las de la jabalina auxi-liar de corriente por lo que el diámetro de su zona de influencia también es ma-yor. Por eso la sonda debe hincarse más próxima a la jabalina de corriente quea la PAT para cumplir la condición requerida. Suele adoptarse una distancia del62% como primera aproximación. Debe tenerse en cuenta que cuando se midela resistencia de PAT de sistemas de gran tamaño (por ej. mallas extensas desubestaciones) se requieren distancias que pueden llegar a cientos de metrospara cumplir la condición. La literatura técnica describe métodos aproximados

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que permiten reducir esas distancias con resultados válidos. Todas estas consi-deraciones se refieren a aspectos físicos esenciales del proceso de medición,por lo que se aplican a todos los telurímetros, y no dependen del fabricante o latecnología utilizada.

8. Medición de las tensiones espureasPara verificar la presencia y medir las tensiones espureas presentes en el terre-no, se debe realizar esta operación con las jabalinas clavadas en el suelo, co-nectadas como se mostró en la figura 1. Oprima el botón del Voltímetro,, eldisplay mostrará la tensión alternada entre los electrodos E1 y E2 hasta unmáximo de 60V.

Earth Voltage V = 1.3 V

9. Medición de Resistividad específica del suelopor el método de WennerNota: en esta función el equipo opera únicamente en la frecuencia de 270Hz.

Clave 4 jabalinas en el terreno, alineadas y con separación constante “a”, comose muestra en la fig. 3. Cuando se realiza esta medición la distancia entre jaba-linas es crítica pues hace parte de la precisión de la medición en el cálculo de laresistividad. Encienda el equipo y oprima la tecla ρ., y verifique el conexiona-do.

fig. 03

a

H S ES E

aa

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Con las teclas 34 o 56 introduzca la distancia entre jabalinas. Si las distan-cias elegidas fueran 1m, 2m, 4m, 8m, 16m y 32 m (que son las que general-mente se adoptan) disminuya o aumente con las teclas 34.

Si el valor fue a = 2m aparecerá en el display ...

Soil Resistivity4_Pole a= 2m

Después oprima el botón de START7. Durante unos pocos segundos brillará elled > y el display indicará el valor de la resistencia y la unidad así ...

# = 620 @m4_Pole a= 2m

Con las teclas 56 el equipo permite seleccionar distancias entre jabalinas enpasos de 1m, y hasta sumarlos o restarlos a los valores insertos con las teclas34.

Con las teclas 34 también se puede seleccionar el valor Rx

Soil Resistivity4_Pole Rx

Esta opción permite utilizar cualquier distancia, pero en este caso el operadordeberá aplicar la fórmula de Wenner, si es que utiliza el método Wenner o otrasecuaciones si se dispone a usar otros métodos como Schlumberger, Dipolo,Lee, etc. También es útil para realizar la calibración del equipo y para introducirlos datos en algunos softwares sofisticados que permiten introducir solamente elvalor de R para el cálculo de la resistividad.

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Oprimiendo la tecla START7 el instrumento obtendrá el valor de la resistividad,aplicando la siguiente fórmula completa de Wenner

=4 Ra

a + 4 p2 2

a1 + -

a + p2 2

Donde:ρ = valor de la resistividad, expresado en [Ωm]. Valor mostrado en el display.π = 3.14159R = es el valor de la resistencia leída en el equipo usado para calcular ρ. (Sepuede ver el valor seleccionado Rx con las teclas 3 y 4)a = distancia entre jabalinas expresada en metros

Siguiendo este procedimiento, se obtiene el valor de la resistividad ρ correspon-diente a la capa del terreno comprendida entre la superficie y la profundidaddeterminada por la distancia entre jabalinas “a”. La información requerida paradeterminar la estratificación del terreno por métodos gráficos o utilizando soft-ware especializados, se obtiene realizando conjunto de mediciones con dife-rentes distancias entre jabalinas. Las distancias mas comúnmente adoptadasson 1m, 2m, 4m, 8m, 16m y 32 m.

Para realizar una batería de mediciones cada vez que se deba introducir unvalor de diferentes distancias entre jabalinas, se debe oprimir primero la tecla deρ. y después fijar la distancia utilizando las teclas 3 y 4 o las 5 y 6, des-pués la tecla START7 (por ejemplo para a=1m; a=2m; a= 4m; se debe oprimirla tecla 3 y luego la 7, después la ρ ., luego la 3 y luego la 7 y asi sucesi-vamente).

Luego de cada medición, oprimiendo la tecla + se permite que los datos seanimpresos en la impresora (opcional). Durante esta operación el LED; semantiene encendido.

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Un ejemplo de como distribuir los cables de medición cuando se adoptaa = 16m se puede ver en la fig. 4, con el instrumento cerca de la jabalina Es.

fig. 04

a

H S ES E

aa

p

40m cable

5m cable

20m cable

20m cable

Si se elige Rx se puede usar la formula simplificada de Wenner si se cumple lacondición a >> p

ρ = 2π R a

O sea cuando la profundidad de penetración de las jabalinas es despreciablerespecto de la distancia de separación entre ellas. Esta condición no se dacuando la distancia a es pequeña pues siempre es necesario asegurarse deobtener un buen contacto entre el terreno y la jabalina. (El equipo siempre cal-cula ρ con la fórmula completa considerando p con 25 cm de penetración).

Para evaluar adecuadamente la resistividad de un terreno las mediciones debencubrir toda el área a ser ocupada e influenciada por el futuro sistema de puestaa tierra. La norma recomienda que se efectúen mediciones de resistividad enal menos cinco puntos para un área de hasta 10.000m², dispuestos como en la figura 05. Para el punto central deben ser necesarios dos conjuntosde mediciones (cada conjunto de mediciones con sus respectivas separacionesde jabalinas de 1m, 2m, 4m, 8m, 16m). Áreas mayores pueden ser divididas enáreas de 10.000m2 cada una y hacer mediciones en 5 puntos como en la figura05. También en el caso de geometría diferente, siempre existirá la posibilidad decircunscribir un rectángulo y proceder como en el caso anterior.

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a

ba/4 D

a/2

b/2

b/4

a/4BE

A

b/4

C

Puntos de medición: A, B, C, D & EDirecciones de medición: x & y

yx

fig. 05

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10. Indicaciones de anormalidades en el DisplayEn el caso de que el equipo identifique alguna anormalidad externa impidiendoo comprometiendo la medición, el display exhibirá un mensaje para que el ope-rador pueda corregir el problema.

10.1. Alto valor de tensión espureaLa inteligencia del circuito no permite continuar con la medición y el displaymostrará lo siguiente:

Earth Voltagetoo high!

10.2. Valor de R PAT muy altoSi la medición de R PAT es superior a 20kΩ el display indica:

R> 20.00k@3_Pole 270Hz

y significa que el valor superó el máximo valor de lectura del equipo.

10.3. Alto Valor de resistencia de las estacas auxiliaresSi por cualquier razón la corriente es inferior que el valor requerido para la ob-tención de resultados confiables, o si no hubiera corriente circulando entre H yE, la inteligencia del circuito no permite continuar con la medición y el displaymostrará lo siguiente:

Check H_pole

Si el valor de la resistencia de la jabalina S es muy alto el display indicará:

Check S_pole

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Si no se encuentra ninguna anomalía en el conexionado o en los cables, debeevaluarse la posibilidad de que la resistividad del terreno sea anormalmenteelevada provocando una resistencia de difusión de las jabalinas auxiliares exce-sivamente alta. Esa resistencia puede mejorarse regando las jabalinas auxilia-res con abundante agua, o colocando varias interconectadas. También se deberevisar el estado de la batería.

10.4. Valor muy alto de ResistividadCuando el valor de la resistividad sea excepcionalmente alto (superior a50 kΩm) el display exhibirá el siguiente letrero:

# > 50k@m4_Pole a= 3m

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11. Transfiriendo datos a un ordenador PC

11.1. Puerto de comunicación RS-232En el puerto de comunicación RS-232 del telurímetro se puede conectar unaimpresora con conexión serie, un ordenador PC con software de comunicación,etc.

Velocidad de transferencia: 4800 bpsBits de datos: 8Paridad: ningunaBits de parada: 1Control del flujo: ningun

Para transferir datos del TL-5 a un ordenador tipo PC, utilice el cable que seprovee junto con los accesorios. Conecte el mismo en el puerto de comunica-ción RS-232, y el otro extremo al conector RS-232 de su PC.

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11.2. Dentro de su PCEntre en el menú: Iniciar > Programas > Accesorios > Comunicaciones > HiperTerminal

12:00Iniciar

Configurações

Pesquisar

AjudaExecutar

Desligar

softwares

Meu computador

Meus locais de rede

Windows Explorer

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Documentos

Lixeira

Para crear una nueva conexión escriba un nombre y seleccione un icono. En elejemplo el nombre elegido fue “Building1”. Clique en OK

? XDescrição da conexão

Nova conexão

Digite um nome e selecione um ícone para a conexão:

Nome:

Ícone

OK Cancelar

BUILDING1

26

Verifique la existencia de un puerto de comunicación accesible por ejemploCom 1 o Com 2. Indique en la ventana siguiente y dé un OK. En este ejemplo laCom 1.

? XConectar a

BUILDING1

Informe os detalhes do número do telefone que deseja discar:

OK Cancelar

País/região:

Código da cidade: 011

Direcionar para Com1

Brasil (55)

En la ventana siguiente llene los datos: 4800, 8, ningún, 1, ningún

? XPropriedades de Com1

OK Cancelar

4800

Aplicar

8

Nenhum

1

Nenhum

Avançadas Restaurar padrões

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En este momento el PC está listo y correctamente configurado para recibir lasinformaciones obtenidas en las mediciones. Oprimiendo la tecla MEM0, elTL-5 enviará los datos almacenados en la memoria para el ordenador y eldisplay mostrará el siguiente mensaje:

Sending DataWait...

Los datos de la memoria estarán disponibles para visualización y almacena-miento en el ordenador.

Las informaciones transmitidas tendrán el formato siguiente:

XHyper Terminal

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12. Impresora PR-01 (opcional)

12.1. Ejemplo de impresión

12.2. Alimentación del papelLa llave ), una tecla azul localizada en la parte superior izquierda del cuerpode la impresora PR-01 (opcional) , es el Control de Alimentación del Papel. Oprima esta tecla 3 veces después del termino del ensayo y antes de cortar el papel con la finalidad de visualizar las últimas líneas.

ATENCIÓN: No tire del papel, siempre use la tecla de Alimentación de Papel. Nuncaintente introducir el papel de vuelta para la impresora. En cualquier de estos casos laimpresora puede dañarse fácilmente.

12.3. PapelLado blanco

Lado amarillo

Esta impresora utiliza papel térmico, 37mm de ancho,en una bobina de hasta 33mm de diámetro. La figuraabajo muestra como colocar el papel. Oprima la tecla) hasta el papel aparecer. Para retirar la bobina depapel antigua, corte el papel cerca de la bobina y opri-ma la tecla ). Las operaciones de retirada de la bobinausada deben ser efectuadas de esta manera por que elmovimiento del papel es unidireccional, o sea, el papelse mueve solamente en una dirección

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13. Especificaciones técnicasAplicación : Medición de resistencias de puesta a tierra (con 3 bor-

nes), resistividad específica del suelo (con 4 bornes) ytensiones presentes en el terreno. De acuerdo con lanorma IEC 61557-5.

Método de medición deresistencia de puesta atierra

: El telurímetro inyecta en el terreno una corriente genera-da electrónicamente, y mide con alta precisión tanto alcorriente como la tensión que aparece en el terreno porcirculación de esa corriente a través de la resistencia dedifusión de la puesta a tierra. La lectura de R es directa,en el display.

Método de medición de laresistividad específica delterreno

: Como resistivímetro inyecta corriente por las jabalinasexteriores, recibe la tensión por las jabalinas interiores ymide los dos valores. Los valores de distancia entre jaba-linas pueden introducirse con las teclas apropiadas alequipo. La lectura de la resistividad es directa en el dis-play. El telurímetro utiliza la fórmula completa de Wennerpara el cálculo.

Frecuencias de operación : 270 Hz ± 1 Hz o 1470 Hz ± 1 HzEl operador selecciona la frecuencia de ensayo oprimien-do una tecla.

Voltímetro : En la función voltímetro el equipo opera como un voltíme-tro convencional de corriente alternada, haciendo posiblela medición de tensiones espureas provocadas por co-rrientes parásitas.

Rangos de medición : Resistencia: 0-20Ω; 0-200Ω; 0-2000Ω y 0-20kΩ (auto-rango)Resistividad: 0- 50kΩm (auto-ango)El equipo encuentra automáticamente el mejor rango parala medición seleccionada.Tensión : 0-60V~

Exactitud : Medición de resistencia y resistividad: ± (2% del valormedido ± 2 dígitos)Medición de tensión: ± (3% del valor medido ± 2 dígitos)

Resolución de lectura : 0.01Ω en la medición de resistencia.0.01Ωm en la medición de resistividad.0.1V~ en la medición de tensión.

Corriente de salida : La corriente de cortocircuito está limitada a 3,5mA. (IEC61557-5 punto 4.5)

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Inmunidad respecto a lainterferencia de tensionesespureas

: En la medición de R admite la presencia de tensionesespureas provocadas por corrientes parásitas con error inferior a 10% para tensiones inferiores a: 7V~ para 0 <R <20kΩ

Resistencias de tierra delas jabalinas auxiliares

: En la medición de R admite Raux=100R hasta Raux<50kΩ con error < 30%

Verificación del estado dela batería

: Permite comprobar el estado de carga de la batería.

Funciones avanzadas : Detecta automáticamente anormalidades que impidenefectuar la medición con errores tolerables (alto ruido deinterferencia, resistencias de electrodos auxiliares muyaltas, etc.).

Cálculo de resistividad delterreno

: Durante la medición de Resistividad, permite que el ope-rador pueda introducir la distancia entre las jabalinasauxiliares al TL-5 para mostrar en el display directamenteel valor de ρ expresado en [Ωm].

Salida serie de datos : RS-232 @ 4800 bps. Apta para enviar datos a unaimpresora serie, un ordenador o un Data-logger.

Impresora PR-01 (opcional) : Permite imprimir los resultados para ser registrados comodocumento.

Alimentación : A través de batería recargable interna, sellada de 12V2,3Ah.

Cargador de batería : Circuito inteligente, microprocesado, ajusta la carga debatería a los parámetros optimizados para garantizar lamáxima vida útil. Se alimenta a través de la red de 220-240V∼ 50 Hz

Seguridad : Cumple los requerimientos de la norma IEC 61010-1/1990, IEC 61010 1/1992 anexo 2

Compatibilidad electro-magnética (E.M.C)

: De acuerdo con IEC 61326-1

Inmunidad electrostática : De acuerdo con IEC 1000-4-2

Inmunidad contra radiaciónelectromagnética

: De acuerdo con IEC 61000-4-3

Clase de protección am-biental

: IP54 con gabinete cerrado

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Altitud máxima : 3.000m

Temperatura de operación : -10°C a 50°C

Temperatura de almace-namiento

: -25°C a 65°C

Humedad relativa ambiente : 95% RH (sin condensación)

Peso : Aprox. 3.0kg (sin accesorios)

Dimensiones : 274 x 250 x 124 mm

Accesorios incluidos : • 4 jabalinas de acero cobreado.• Cable de alimentación del cargador interno de batería.• Cable RS-232• Carrete con cable de 40m (rojo).• Carrete con cable de 20m (azul).• Carrete con cable de 20m (verde).• Cable corto de 5m (negro).• Cable corto de 5m (verde) para conexión al electrodo

incógnita.• Este manual de uso.

Se reserva el derecho de realizar modificaciones sin previo aviso

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Apuntes

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TL-5Microprocessor Controlled Digital Earth Tester

User’s Guide

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Index1. Description __________________________________________________________ 35

1.1. Control panel_____________________________________________________ 361.1.1. Connections and items _________________________________________ 361.1.2. Keyboard ____________________________________________________ 371.1.3. LED's _______________________________________________________ 38

1.2. Measurement ranges ______________________________________________ 382. Battery / battery charger________________________________________________ 393. Real time clock and calendar____________________________________________ 404. Equipment calibration checking __________________________________________ 405. Grounding resistance measurement ______________________________________ 41

5.1. Observations about grounding diffusion systems (GDS) ___________________ 426. Spurious voltages measurement _________________________________________ 437. Soil resistivity measurement ____________________________________________ 438. Abnormalities indications on the display ___________________________________ 46

8.1. Excessively high spurious voltages____________________________________ 468.2. Excessively high earth resistance_____________________________________ 468.3. Excessively high resistance in the auxiliary rods _________________________ 468.4. Excessively high soil resistivity _______________________________________ 47

9. Exporting data to the computer __________________________________________ 4710. Printer (optional) _________________________________________________ 4811. Technical Specifications_______________________________________________ 49

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1. DescriptionThe TL-5 is a microprocessor controlled earth tester that allows measuring earthresistance and ground resistivity (by Wenner's method), as well as detectingparasitic voltages that may be present in the ground. Totally automatic and easyto operate, the TL-5 is suitable to measure earth systems in power substations,industries, distribution networks, etc., according to IEC 61557-5, or to measuresoil resistivity in a terrain, in order to optimize the earth systems project.

Before starting each test, the TL-5 will check if all conditions are within the ap-propriate limits and will notify the operator if there are any abnormalities, such astoo high interference voltage, too much resistance in the test spikes, very lowtest current, etc. If all conditions are normal, the equipment will automaticallyselect the adequate range and will show the results on the display.

In order to conveniently test earth systems, the TL-5 allows measurements usingtest currents with selectable frequency, of 270Hz or 1470Hz. Measurements inthe 270Hz frequency allow to analyse the system behaviour when in contact withfault currents of industrial frequency, while those in the 1470Hz frequency showbetter the system behaviour when in contact with electrical currents caused bylightning. Measurements in the higher frequency also offer high immunity tointerference voltages in the soil, what allows accurate results in often unfavor-able conditions.

The TL-5 has memory to store up to 4000 measurements, a built-in printer (optional)and a serial data output that allows to transfer the stored results to a computer or data-logger for later analysis. Practical, lightweight and strong, the TL-5 is suitable tofield use, even under severe weather conditions. It is powered by a rechargeablebattery (220 - 240V charger), and is supplied with all the necessary accessoriesin a practical auxiliary case.

36

1.1. Control panelAll of the TL-5 buttons, keys, outputs and connections are located on the panel,and are easily accessible by the operator. The following graphics show the func-tion of each one of the equipment's items.

1.1.1. Connections and items

!

#"

$

%

&

'

(

)

!- Output terminal E"- Output terminal ES#- Output terminal S$- Output terminal H%- Alphanumeric display&- Keyboard'- RS-232 communication port(- Power supply input)- Paper feed control (only with optional printer)

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1.1.2. Keyboard

*

+ , -

/ 0 1 2

.

3 5

4 6

7

*- ON/OFF switch+- The printer is active,- Activates the voltmeter-- Selects 270Hz frequency.- Selects the resistivity measurement function/- Shows the battery charge status on the display0- Sends stored memory data to a connected computer or data logger1- Selects 1470Hz frequency2- Selects the resistance measurement function3 and 4- Increase or decrease the specified distance between rods in a pro-gression of 1, 2, 4, 8, 16 or 32 meters. It also allows the operator to select the Rxfunction, used to check the equipment calibration by using a standard resistance(ignoring the “distance” parameter, not needed in this function)5 and 6- Increase or decrease the specified distance between rods in onemeter steps.7- START key; starts the test.

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1.1.3. LED's

89

:

; =<

>

8- The resistance measurement function is selected.9- The battery charger is operating.:- The TL-5 is on.;- The printer is operating.<- The voltmeter is selected.=- The resistivity measurement function is selected.>- A measurement is running.

1.2. Measurement rangesThe TL-5 automatically selects an adequate range when operating, allowingmeasurements between 0,01Ω and 20kΩ (resistance), 0,01Ωm and 50kΩm(resistivity), or voltages between 0 and 60V (when in the voltmeter function).

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2. Battery / battery chargerThe TL-5 uses a 12V – 2.3Ah rechargeable battery. At the end of its useful life,the battery must be recycled or disposed of properly, in order to protect the envi-ronment.

Before starting each test, it is recommended to check if the battery has enoughcharge. This can be done by pressing the battery status (/) key. If the batterycharge is low, the following message will appear on the display:

LOW BATTERY [$ ]

When connected to the power supply, the battery charger will be always active,even if the TL-5 is off.

Recharge procedure:Check if the TL-5 is off, and then connect it to the power supply. The batterycharger LED will turn red, and will remain so until the battery is totally recharged.Then, the light will turn to green, and will stay on until the equipment is discon-nected from the power supply.

If the equipment is turned on during the recharge procedure, the display willshow:

Charging Battery...

During the process, the START7 key will be deactivated.

Note: battery slowly loses part of its charge while stored, even whitout use.Therefore, before using the equipment for the first time, or after a long period outof use, it may be necessary to recharge the battery.

40

3. Real time clock and calendarIn order to provide an easier identification of each test, the TL-5 has a built-inreal-time clock/calendar. Date and time must be adjusted with a PC software(available at www.circutor.com) that sychronizes the equipment with the PCclock.

4. Equipment calibration checkingBy using a standard resistance (Rx), it is possible to test the equipment calibra-tion. The resistance must be connected to the TL-5 as shown below:

RX

After connecting the resistance, follow these procedures:• Turn the TL-5 on.• Select the resistivity function (.).• In the distance/standard resistance selection function, choose Rx (nominal

standard resistance)• Press the START7 key.• After 5 seconds, a stable value close to the standard resistance's nominal

value should appear on the display.• If this is not the case, the equipment accuracy is out of its specification and

must be adjusted by a qualified laboratory.

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5. Grounding resistance measurementWhen turning on the TL-5, the display will show the opening message, followedby the parameters Earth Resistance / 3-Pole / 270Hz. These are the standardfunctions and frequency; to operate in the 1470Hz frequency, press the1470Hz1 key.

Insert the auxiliary rods (current rod E3 and voltage rod E2) in the ground. Usingthe cables supplied with the equipment, connect the rods to the H$ and S#output terminals, respectively. The grounding system under test must be con-nected to E! with the 5 meter cable.

E3 E2 E1

fig. 01

D1

D2

40m cable

20m cable5m cable

Currentrod

Voltagerod

Groundto bemeasured

Press the START7 key to start the test. The test number will be shown on thedisplay, followed by the message “WAIT...”, and after a few moments the resis-tance value will appear, as in the following example:

R= 10.01@3_Pole 270Hz

The result will then be stored on the memory.

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5.1. Observations about grounding diffusion systems(GDS)In order to obtain a valid result when measuring a grounding diffusion system(GDS), some additional prerequisites must be observed: the current electrodemust be away enough from the GDS to prevent their influence areas from over-lapping, while the voltage rod (probe) must be set up in the potential plateauarea. Usually, the radius of each influence area is about three to five times big-ger than the electrode's dimensions.

The appropriate compliance of this condition must be checked by carrying outthree successive measurements of the GDS resistance, keeping the current rodin position, but moving the voltage rod about 2 meters between measurements(L, M, and N points in the image below). If all three measurements show thesame result (within the earth meter specified error margins), the measurementshould be considered correct. Otherwise, the distance from the current rod to theGDS should be significantly increased and the process, repeated.

Potential plateau

R

A L M N B

Voltage Rod E2measurementspoints

Current Rod E3influence area

Grounddiffusionresistance

CurrentRod E3

Ground diffusionresistance influencearea

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Generally, GDS dimensions are greater than those of the auxiliary current rod,thus its area of influence diameter is also greater. So, in order to comply with therequired condition, the probe must be set up closer to the current rod than to theGDS. A distance of 62% is usually adopted as a first try. It should be noted thatwhen measuring GDS resistance in large systems (such as a large grid thatunderlies a substation) distances of hundreds of meters are required to fulfil thecondition. Technical literature describes alternative methods that make it possi-ble to reduce those distances with valid results.

Note: all these observations refer to physical aspects essential to the measurementprocess, being applied to all earth meters, regardless of manufacturer or technology.

6. Spurious voltages measurementIn order to check the existance and measure eventual parasitic currents in thesoil, the rods must be set up in the same position used to perform groundingdiffusion measurements.

After placing the rods, press the voltmeter, key. The display will show thevoltage between the system and the voltage rod, up to a maximum of 60V.

Earth Voltage V = 1.3 V

7. Soil resistivity measurementNote: in this function, the equipment operates only with the 270Hz frequency.

To select the resistivity measurement function, press the ρ(.) key. Insert fourrods in the ground, well aligned and with an equal distance from each other.Connect them to the output terminals using the supplied cables. Remember thatthe distance between rods is very important when measuring soil resistivity,since this value is part of the calculation.

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Specify the distance between rods (“a” in the image below and on the display) byusing the 3 and 4 keys (5 and 6 to increase or decrease only one meter at atime).

fig. 03

a

H S ES E

aa

Press the START7 key. The TL-5 will automatically apply Wenner's equation(below) based on collected data.

=4 Ra

a + 4 p2 2

a1 + -

a + p2 2

Legend:ρ= soil resistivity value; will be shown on the displaya= distance (in meters) between rods; specified by the operatorp= insertion depth (in meters) of the rods – the TL-5 uses 0,5mR= resistance value used by the equipment to calculate ρ

The display will then show the soil resistivity value, as in the example below:

# = 620 @m4_Pole a= 2m

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To properly evaluate soil resistivity, measurements must cover the whole area tobe influenced by the grounding system. For an area of up to 10.000m², it is rec-ommended to perform measurements in at least five points, arranged as shownin the image below. Two sets of measurements should be needed for the centralpoint.

a

ba/4 D

a/2

b/2

b/4

a/4BE

A

b/4

C

Measurements points: A, B, C, D & EDirection of measurements: x & y

yx

Larger areas can be divided in areas of 10,000m² each. In the case of differentforms, limiting the area in smaller rectangles is a possible and practical solution.

46

8. Abnormalities indications on the displayIf the TL-5 identifies any abnormality causing the measurements to be exces-sively inaccurate, or not possible at all, a warning message will be shown on thedisplay, allowing the operator to identify and correct the problem.

8.1. Excessively high spurious voltagesIf parasitic currents present in the soil are seriously affecting the equipmentprecision, the display will show the following message:

Earth Voltagetoo high!

8.2. Excessively high earth resistanceIf the system's resistance is exceptionally high (above 20,00 kΩ), and thereforebeyond the equipment range, the following message will appear (upper line):

R> 20.00k@3_Pole 270Hz

8.3. Excessively high resistance in the auxiliary rodsIf, by any reason, there is no current between H$ and E!, or if resistance onthe H pole is too high, the display will show:

Check H_pole

The reason may be a wrong connection or excessive high-diffusion resistanceon the H pole. Check the installation to correct the problem.

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If resistance on the S pole is too high or if there is a disconnection near the pole,the display will show:

Check S_pole

Either resistance diffusion on the S pole may be excessively high, or there is adisconnection nearby. Check the installation to correct the problem.

In both cases, if the problem is being caused by excessive resistance, wateringthe rods or inserting several interconnected rods may reduce the resistance,allowing measurements to take place correctly.

8.4. Excessively high soil resistivityIf soil resistivity is excessively high (above 50kΩm), and therefore beyond theequipment range, the following message will appear (upper line):

# > 50k@m4_Pole a= 3m

9. Exporting data to the computerTo transfer data from the TL-5 memory to a computer, use the communicationscable supplied with the accessories to connect the equipment and the com-puter's RS-232 ports.

At Windows START menu, select “Programs”, “Accessories”, “Communication”and start the “Hyper Terminal”. To create a new connection, choose a name andan icon, and click “OK”. On the next window, select the correct COM port. Afterclicking “OK” again, fill in the following data in that exact order: 4800, 8, None, 1,None.

48

The computer is now correctly configured to receive data from the equipment.Press the MEM key and the TL-5 will send all stored data to the computer, whilethe display shows the following message:

Sending Data Wait ...

Memory data will then be available to visualization and archiving in the com-puter.

10. PR-01 Printer (optional) Pressing the printer(+) key will print the results and parameters of the last test.Use the ) key to remove the paper before cutting it.

Attention: don't pull the paper manually or try to put it back, or the printer may be easilydamaged.

White side

Yellow side

This printer uses 37mm-wide thermal paper, which comesin a 33mm-diammeter reel. The figure shown below indi-cates how to insert paper. Press key ), (until the paperappears). To remove the old paper reel, cut the paper nextto it and press key ). The removal used-reel operationmust be carried out in this way due to the fact that the pa-per movement is in one-way only, that is, the paper can bemoved in only one direction.

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11. Technical SpecificationsApplication : Earth resistance measuring of simple or complex elec-

trode systems, Ground resistivity measurements (Fourterminal Wenner´s principle), and Spurious voltageaccording to IEC 61557-5

Resistance measurementmethod

: The equipment injects an electronically generatedcurrent in the soil, and measures, with high precision,both that current and the voltage developed in the soilby means of that current flowing through groundingdiffusion resistance. The display shows the Resistancevalue.

Operation frequency : During R measurement operators should select thefollowing test frequencies: 270 Hz ± 1 Hz or 1470 Hz ±1 Hz

Resistivity measurementmethod

: The equipment injects the current in the soil though theexternal rods, and measures, with high precision, boththat current and the voltage developed in the soil. Theoperator should inform the distance between spikesand the equipment automatically compute soil resis-tivity. The display shows resistivity value, computedwith Wenner full equation.

Voltmeter : In the voltmeter function, the equipment operates as aCA conventional voltmeter, making it possible to meas-ure voltages generated by parasitic currents.

Measurement ranges : Resistance: 0 - 20 kΩ (autoranging)Resistivity: 0 - 50 kΩm (autoranging)Voltage: 0 - 60 V∼

Accuracy : Resistance and Resistivity measurements: ± (2% of themeasured value ± 2 digits)Voltage measurement: ± (3% of the measured value ±2digits)

Reading resolution : 0.01 Ω in the resistance measurement.0.01 Ωm in the resistivity measurement.0.1 V in the voltage measurement.

Output current : The short-circuit current is limited to less than 3.5mAr.m.s. (according the IEC 61557-5 - 4.5 )

Immunity to spurious voltageinterference

: During the R measurement, it allows for the presenceof spurious voltage up to 7 V~

50

Earth resistance of auxiliaryrods

: In the R measurement it allows Raux up to 50 kΩ witherror < 30%

Battery status checking : The battery charge status is verified under normal usingconditions.

Advanced Features : Automated detection of abnormal conditions that maycause excessive errors (low battery, too high noiseinterference, too high test spikes resistance)

Soil Resistivity Computing : When performing soil resistivity measurements, theoperator informs to the TL-5 the distance betweenspikes and the equipment automatically computes soilresistivity using the Wenner full equation.

Serial Data Output : RS-232 @ 4800 bps. Suitable for data collection in anexternal serial printer, computer or data-logger.

Built-in printer (optional) : For a printed register document of measured values.

Power supply : By means of an internal rechargeable battery, 12 V2.3 Ah.

Battery charger : A smart, microprocessor-controlled, circuit that adjuststhe battery charge to the optimised parameters in orderto ensure highest service life.Power supply: 220-240 V∼ 50 Hz

Safety Class : It meets the requirements of IEC 61010-1/1990, IEC61010, 1/1992 amendment 2

E.M.C : In accordance with IEC 61326-1

Electrostatic immunity : In accordance with IEC 1000-4-2

Electro magnetic irradiationimmunity

: In accordance with IEC 61000-4-3

Environmental Protection : IP-54 with closed lid.

Altitude Maximum : 3000m

Operation temperature : -10°C to 50°C

Storage temperature : -25°C to 65°C

Humidity : 95% RH (without condensation)

Equipment weight : Approximately 3.0kg (without accessories)

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Size : 274 x 250 x 124 mm

Included Accessories : • Four steel rods.• Power supply cable.• RS-232 cable.• One 40 meters cable in red colour.• Two 20 meters cable in blue and green colour.• One 5 meters cable in black colour.• One 5 meters cable to connect to the grounding

system to be measured.• Canvas bag.• This User’s guide.

Technical modifications reserved.

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Notes

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Notes

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