Puesta a Tierra en Instalaciones Eléctricas: Conceptos, Componentes y Medición

Puesta a Tierra en Instalaciones Eléctricas: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

Llamamos “puesta a tierra” a la conexión metálica de uno o varios puntos de una instalación a uno o varios electrodos enterrados. El objetivo principal es permitir el paso a tierra de corrientes de fallo o descargas atmosféricas, evitando, además, la existencia de tensiones peligrosas entre la instalación y superficies próximas del terreno.

Componentes Clave de una Puesta a Tierra

• Toma de tierra: Formada por electrodos.
• Borne de P.A.T.: Punto de conexión principal.
• Línea principal de tierra: Conductor que une el borne con los electrodos.
• Conductores de protección: Conectan las masas de los equipos a la línea principal de tierra.
• Conductor de unión equipotencial principal: Conecta las masas principales y elementos conductores ajenos a la instalación.
• Conductor de equipotencialidad suplementaria: Refuerza la equipotencialidad en zonas específicas.

Tipos de Electrodos Utilizados en P.A.T.

Los electrodos son los elementos que establecen el contacto directo con el terreno. Se clasifican principalmente en:

• Conductores:
  • Horizontales
  • En anillo
  • Radiales
• Picas:
  • Sencillas
  • Empalmadas
• Placas:
  • Cuadradas
  • Rectangulares

Técnica de Soldadura Aluminotérmica

Mediante esta técnica se unen los empalmes, derivaciones y conexiones de los conductores de puesta a tierra. Consiste en una fusión homogénea del cobre metálico mediante la ignición de un cartucho con material aluminotérmico.

Equipo de Soldadura Aluminotérmica:

• Molde de grafito
• Cartucho cilíndrico de plástico (con material aluminotérmico)
• Disco de contención
• Pistola de ignición

Realización de la Soldadura:

1. Colocación de los extremos a unir en el molde, previamente calentado.
2. Cerrar el molde, colocar el disco de contención y verter el contenido del cartucho.
3. Cerrar la tapa del molde e iniciar la reacción con la pistola de ignición.

Para finalizar el procedimiento, se debe limpiar adecuadamente el molde para su posterior uso.

Conceptos de Seguridad: Tensión de Paso y Tensión de Contacto

Para garantizar la seguridad de las personas, es fundamental comprender las siguientes tensiones:

Tensión de Paso:

Es la tensión que puede existir entre dos puntos del terreno distantes entre sí aproximadamente un paso (1 metro) y que se aplica entre los pies de una persona.

Tensión de Contacto:

Es la tensión a la que se somete una persona en contacto con estructuras metálicas de la instalación que, normalmente, no están bajo tensión.

Medición de la Resistividad del Terreno

La resistividad del terreno es un parámetro crucial para el diseño de una puesta a tierra eficaz. Se utiliza un telurómetro con cuatro picas clavadas en línea recta, a una distancia 'a' (en metros) entre ellas. La medición se realiza maniobrando el dial del reóstato hasta que el galvanómetro indique un valor nulo. Si la resistencia medida es R (en ohmios), la resistividad del terreno se expresa en ohmios-metro (Ωm).

Medición de la Resistencia de una Toma de Tierra

Para medir la resistencia de una toma de tierra, se aplica una tensión alterna entre el electrodo de tierra (P) y una pica auxiliar (B), midiendo la intensidad (I) resultante. Simultáneamente, se mide la tensión (V) entre el electrodo de tierra y una pica sonda (S), ubicada a una distancia mínima de 6 metros de los otros dos electrodos. El cociente entre la indicación del voltímetro y la del amperímetro nos proporciona la resistencia de la toma de tierra. Existen aparatos específicos, denominados telurómetros, para realizar estas mediciones de forma precisa.

Puesta a Tierra en Edificios

La instalación de puesta a tierra (P.A.T.) en edificios es esencial para la seguridad y el correcto funcionamiento de las instalaciones. Consta de los siguientes elementos:

• Un electrodo en anillo enterrado, conectando la periferia del edificio.
• Un conjunto de picas de P.A.T. (si son necesarias para alcanzar el valor de resistencia requerido).
• Puntos de P.A.T. accesibles para verificación y conexión.
• Pletina de P.A.T. (borne principal de tierra).

Se deben conectar a tierra las siguientes instalaciones y elementos:

• Pararrayos
• Antenas de TV y FM
• Tomas de corriente, masas metálicas y baños
• Instalaciones de fontanería, gas, calefacción, calderas, etc.
• Estructuras metálicas, armaduras de muros y soportes de hormigón.

Conductores de Puesta a Tierra

Los conductores de puesta a tierra son fundamentales para la eficacia del sistema. Se distinguen varios tipos:

Conductores de Protección:

La sección mínima de los conductores de protección está fijada en función de la sección de los conductores de fase, según lo establecido en la ITC-BT-19 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT).

Conductor de Equipotencialidad:

• Principal: La sección del conductor de equipotencialidad principal no será inferior a la mitad de la sección del mayor conductor de protección, con un mínimo de 2.5 mm² si es de cobre.
• Secundaria: Para la equipotencialidad secundaria, la sección mínima será igual a la mitad de la sección del conductor de protección.

Conductor de Tierra:

Según la instrucción ITC-BT-18 del REBT, la sección mínima de cobre no protegido contra la corrosión es de 25 mm². Los conductores de P.A.T. deben formar una línea eléctricamente continua, sin otros elementos en serie ni seccionamientos.

Cálculo del Número de Picas Necesarias para la P.A.T. en un Edificio

El número de picas necesarias para la instalación de puesta a tierra en un edificio se calcula considerando la longitud L (en metros) en planta del anillo enterrado, la naturaleza del terreno, la existencia de pararrayos y las instalaciones de telecomunicación. El valor máximo de resistencia de puesta a tierra será de 10 Ω, según el Reglamento de Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones (ICT).

El cálculo se realiza considerando la resistividad del terreno, la longitud de la conducción, el número de picas en anillo y su separación, que debe ser aproximadamente dos veces su longitud.