Puesta a
tierra de las instalaciones
¿Qué voy
a explicar?
Cuál es la utilidad de las
instalaciones de puestas a tierra así como la normativa aplicable a este tipo
de instalaciones.
De qué se compone una red
de tierras y cuáles son las partes más importantes de una instalación de este
tipo.
Qué elementos de una
instalación eléctrica deben conectarse a la red de tierras.
Cómo seleccionar los
materiales más adecuados para la ejecución de este tipo de instalaciones.
Cómo medir la resistencia
de una red de tierras.
¿Qué es
una puesta a tierra?
Independientemente de las
medidas de seguridad que actualmente equipen los aparatos eléctricos, las
instalaciones eléctricas deben incorporar redes de tierra, como medida
de protección contra contactos indirectos.
Así pues, en los edificios
destinados a viviendas se instalan sistemas de puesta a tierra, acompañados de
interruptores diferenciales que garantizan la seguridad de las personas.
Podemos definir la puesta
o conexión a tierra como la conexión eléctrica directa de todas las
partes metálicas de una instalación, sin fusibles ni otros sistemas de
protección, de sección adecuada y uno o varios electrodos enterrados en el
suelo, con objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y
superficies próximas al terreno, no existan diferencias de potencial peligrosas
y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o
la de descarga de origen atmosférico.
La finalidad principal de
una puesta a tierra es limitar la tensión que con respecto a tierra, puedan
presentar, en un momento dado, las masas metálicas, asegurar la actuación de
las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los
materiales eléctricos utilizados.
El sistema de protección
está basado, principalmente, en no permitir la existencia de tensiones entre
diferentes masas metálicas o entre éstas y el suelo, superiores a 24 V en
viviendas y locales húmedos, o 50 V en locales secos. Estos valores son los
máximos que puede soportar el cuerpo humano sin peligro de lesiones graves.
Para conseguir estos
valores de tensión, se equipan las instalaciones con una línea paralela a los
conductores de enlace del edificio que sea capaz de enviar a tierra cualquier
corriente de fuga, derivación, etc., así como las descargas de origen
atmosféricos (rayos).
Composición
de una instalación de puesta a tierra
Las instalaciones de
puesta a tierra constan de las siguientes partes:
·
El terreno.
·
Tomas de tierra.
·
Conductor de tierra o línea de enlace con el electrodo de puesta a
tierra.
·
Borne principal de tierra.
·
Conductor de protección.
·
Conductor de unión equipotencial principal.
·
Conductor de equipotencialidad suplementaria.
·
Masa.
·
Elemento conductor.
·
Canalización metálica principal de agua.
La elección e instalación
de los materiales que aseguren la puesta a tierra deben ser tales que:
·
El valor de la resistencia de puesta a tierra esté conforme con
las normas de protección y de funcionamiento de la instalación y se mantenga de
esta manera a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta los requisitos generales
indicados en el REBT (ITC-BT-24) y los requisitos particulares de las Instrucciones
Técnicas aplicables a cada instalación.
·
Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga puedan
circular sin peligros, particularmente desde el punto de vista de
solicitaciones térmicas, mecánicas y eléctricas.
·
La solidez o la protección mecánica quede asegurada con
independencia de las condiciones estimadas de influencias externas.
·
Contemplen los posibles riesgos debidos a electrólisis que
pudieran afectar a otras partes metálicas.
El
terreno
El terreno es el encargado de disipar las corrientes de fuga o
de defecto y las de origen atmosférico.
La resistencia al paso de la corriente entre los electrodos y el
terreno define la resistividad del mismo, permitiéndonos conocer su
comportamiento eléctrico.
Un buen contacto entre ellos, facilita el paso de la corriente
eléctrica, mientras que un mal contacto la dificulta. A este valor que define
la bondad del contacto se le denomina resistencia
de paso a tierra y se mide en ohmios.
Así pues, a la hora de dimensionar los electrodos sobre un terreno
dado, el valor de la resistencia de paso deberá ser el menor posible.
Tomas de
tierra
Se entiende por toma de
tierra la parte de la instalación encargada de canalizar, absorber y
disipar las corrientes de defecto o de origen atmosférico que son conducidas a
través de las líneas principales de tierra.
Los electrodos utilizados
para las tomas de tierra son muy variados, los más frecuentes están formados
por:
·
Barras y tubos.
·
Pletinas y conductores desnudos.
·
Placas.
·
Anillos o mallas metálicas constituidos por los elementos
anteriores o sus combinaciones.
·
Armaduras de hormigón enterradas; con excepción de las armaduras
pretensadas.
·
Otras estructuras enterradas que se demuestre que son apropiadas.
El tipo, los materiales
utilizados y la profundidad de enterramiento de las tomas de tierra, deben ser
tales que, la posible pérdida de humedad del suelo, la corrosión y la presencia
del hielo u otros factores climáticos, no aumenten su resistencia eléctrica por
encima del valor previsto. La profundidad nunca será inferior a 0,50 m. Las
canalizaciones metálicas de otros servicios nunca deben utilizarse como tomas
de tierra por razones de seguridad.
Conductores
de tierra
Se conoce como línea de
enlace o conductores de tierra a los que conectan al conjunto de
electrodos o anillo con el borne principal o punto de puesta a tierra.
El conexionado entre los
componentes de las tierras debe realizarse con sumo cuidado para garantizar una
buena conducción eléctrica y evitar daños en los conductores o los electrodos.
Bornes de
puesta a tierra
Los bornes de puesta a
tierra forman el punto de unión entre la toma de tierra y el circuito de puesta
a tierra de un edificio.
El punto de puesta a tierra está
formado por un sistema de placas y tornillos que permite la conexión y desconexión
del edificio con la toma de tierra.
El punto de puesta a
tierra se aloja en el interior de una arqueta de características y dimensiones
apropiadas.
Al borne principal de
tierra se conectan los siguientes conductores:
·
Los de tierra.
·
Los de protección.
·
Los de unión equipotencial principal.
·
Los de puesta a tierra funcional, si son necesarios.
Sobre los conductores de
tierra y en lugar accesible, debe preverse un dispositivo que permita medir la
resistencia de la toma de tierra. Este dispositivo puede estar combinado con el
borne principal de tierra, debe ser desmontable mediante un útil, tiene que ser
mecánicamente seguro y debe asegurar la continuidad eléctrica.
Conductores
de protección
Los conductores de
protección unen las masas de una instalación y los elementos metálicos que
puedan existir, como cañerías, calderas, etc. y cualquier otra masa importante
del edificio, con las líneas de tierra.
Los conductores serán de
cobre aislados, de color amarillo-verde a rayas y su sección depende del
conductor de fase que acompañe.
En todos los casos, los
conductores de protección que no forman parte de la canalización de
alimentación serán de cobre con una sección, al menos, de:
2,5 mm2, para
conductores de protección protegidos mecánicamente.
4 mm2, para
conductores de protección sin proteger.
Cuando el conductor de
protección sea común a varios circuitos, la sección de ese conductor debe
dimensionarse en función de la mayor sección de los conductores de fase. Como
conductores de protección pueden utilizarse:
Conductores en los cables
multiconductores o conductores aislados o desnudos que posean una envolvente
común con los conductores activos.
Conductores separados
desnudos o aislados.
Cuando la instalación
consta de partes de envolventes de conjuntos montados en fábrica o de
canalizaciones prefabricadas con envolvente metálica, estas envolventes pueden
ser utilizadas como conductores de protección si satisfacen, simultáneamente,
las tres condiciones siguientes:
·
Que su continuidad eléctrica sea tal que no resulte afectada por
deterioros mecánicos, químicos o electroquímicos.
·
Que su conductibilidad sea, como mínimo, igual a la que resulta
por la aplicación del presente apartado.
·
Que permita la conexión de otros conductores de protección en toda
derivación predeterminada.
Los conductores de
protección deben estar convenientemente protegidos contra deteriores mecánicos,
químicos y electroquímicos y contra los esfuerzos electrodinámicos.
Las conexiones deben ser
accesibles para la verificación y ensayos, excepto en el caso de las efectuadas
en cajas selladas con material de relleno o en cajas no desmontables con juntas
estancas.
Conductores
equipotenciales
En una instalación de
tierras, se denominan conductores equipotenciales a aquellos que
conectan eléctricamente todas las masas metálicas de la estructura de un edificio
o de un recinto, con el fin de evitar diferencias de potencial entre ellas.
El conjunto forma una red
equipotencial unida a la red de tierra del edificio.
Como ejemplo de una red
equipotencial, podemos citar la instalación de conductores equipotenciales en
el interior de un cuarto de baño, donde todas las canalizaciones metálicas de
agua, desagües, radiadores, las masas metálicas de los aparatos sanitarios y
demás elementos conductores accesibles, como marcos de puertas, ventanas, etc.,
se conectan entre sí y con la red de tierra de la vivienda.
Todas las redes
equipotenciales de las diferentes viviendas estarán conectadas entre sí y con
la toma de tierra del edificio.
En las instalaciones a
tierra hay dos tipos de conductores equipotenciales: el principal y el suplementario.
El conductor principal de equipotencialidad
El conductor principal de
equipotencialidad debe tener una sección no inferior a la mitad de la del
conductor de protección de sección mayor de la instalación, con un mínimo de 6
mm2. Sin embargo, su sección puede ser reducida a 2,5
mm2, si es de cobre.
El conductor suplementario de equipotencialidad
Si el conductor
suplementario de equipotencialidad uniera una masa a un elemento conductor, su
sección no será inferior a la mitad de la del conductor de protección unido a
esta masa.
La unión de
equipotencialidad suplementaria puede estar asegurada, bien por elementos
conductores no desmontables –tales como estructuras metálicas no desmontables–
bien por conductores suplementarios, o por combinación de los dos.
276 Resistencia
de las tomas de tierra
El electrodo de una toma
de tierra se dimensionará de forma que su resistencia de tierra, en cualquier
circunstancia previsible, no sea superior al valor especificado para ella, en
cada caso. Este valor de resistencia de tierra será tal que cualquier masa no
pueda dar lugar a tensiones de contacto superiores a:
24 V en local o
emplazamiento conductor.
50 V en los demás casos.
Si las condiciones de la
instalación son tales que pueden dar lugar a tensiones de contacto superiores a
los valores señalados anteriormente, se asegurará la rápida eliminación de la
falta mediante dispositivos de corte adecuados a la corriente de servicio.
La resistencia de un
electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de la resistividad del
terreno en el que se establece. Esta resistividad varía frecuentemente de un
punto a otro del terreno, y varía también con la profundidad.
Otros
aspectos que se deben tener en cuenta
Tomas a
tierra independientes
Una toma a tierra se
considerará independiente de otra, cuando una de ellas no alcance,
respecto a un punto de potencial cero, una tensión superior a 50 V cuando por
la otra circula la máxima corriente de defecto a tierra prevista.
Separación
entre las tomas de tierra de las masas de las instalaciones
Se verificará que las
masas puestas a tierra en una instalación de utilización, así como los
conductores de protección asociados a estas masas o a los relés de protección
de masa, no están unidas a la toma de tierra de las masas de un centro de
transformación, para evitar que durante la evacuación de un defecto a tierra en
el centro de transformación, las masas de la instalación de utilización puedan
quedar sometidas a tensiones de contacto peligrosas.
Se considerará que las
tomas de tierra son eléctricamente independientes cuando se cumplan todas y
cada una de las condiciones siguientes:
·
No exista canalización metálica conductora (cubierta metálica de
cable no aislada especialmente, canalización de agua, gas, etc.) que una la
zona de tierra del centro de transformación con la zona en donde se encuentran
los aparatos de utilización.
La distancia entre las
tomas de tierra del centro de transformación y las tomas de tierra u otros
elementos conductores enterrados en los locales de utilización es al menos
igual a 15 metros para terrenos cuya resistividad no sea elevada (<100
ohmios · m). Cuando el terreno sea muy mal conductor, la distancia se
calculará, aplicando la fórmula:
Siendo:
D = Distancia entre
electrodos, en metros.
Resistividad media del terreno en ohmios ·
metro.
I =
Intensidad de defecto a tierra, en amperios, para el lado de alta tensión, que
será facilitado por la empresa eléctrica.
Revisión
de las tomas de tierra
Por la importancia que
ofrece, desde el punto de vista de la seguridad, cualquier instalación de toma
de tierra deberá ser obligatoriamente comprobada por el Director de la Obra o
Instalador Autorizado en el momento de dar de alta la instalación para su
puesta en marcha.
Personal técnicamente
competente efectuará la comprobación de la instalación de puesta a tierra, al
menos anualmente, en la época en la que el terreno esté más seco. Para ello, se
medirá la resistencia de tierra y se repararán con carácter urgente los
defectos que se encuentren.
En los lugares en que el
terreno no sea favorable a la buena conservación de los electrodos, éstos y los
conductores de enlace entre ellos, hasta el punto de puesta a tierra, se
pondrán al descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.
