¿QUÉ ES UNA PUESTA A TIERRA?

Independientemente de las medidas de seguridad que actualmente equipen losaparatos eléctricos, hemos visto a lo largo del libro que todas las instalacioneseléctricas deben incorporar redes de tierra, como medida de protección contracontactos indirectos. Así pues, en los edificios destinados a viviendas se instalan sistemas de puestaa tierra, acompañados de interruptores diferenciales de alta sensibilidad quegarantizan la seguridad de las personas. Podemos definir la puesta o conexión a tierra como la conexión eléctricadirecta de todas las partes metálicas de una instalación, sin fusibles ni otros sistemas de protección, de sección adecuada y uno o varios electrodos enterradosen 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 dedefecto 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 quesupone 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. Estosvalores son los máximos que puede soportar el cuerpo humano sin peligro delesiones graves.Para conseguir estos valores de tensión, se equipan las instalaciones con unalínea paralela a los conductores de enlace del edificio que sea capaz de enviar atierra cualquier corriente de fuga, derivación, etc., así como las descargas deorigen atmosféricos (rayos).

2. COMPOSICIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA. Como muestra la figura 10.2, las instalaciones de puesta a tierra constan de lassiguientes 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 debenser tales que: El valor de la resistencia de puesta a tierra esté conforme con las normas deprotección 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 sinpeligros, particularmente desde el punto de vista de solicitaciones térmicas,mecánicas y eléctricas.La solidez o la protección mecánica quede asegurada con independencia delas condiciones estimadas de influencias externas.Contemplen los posibles riesgos debidos a electrólisis que pudieran afectara otras partes metálicas. 2.1. El terreno El terreno es el encargado de disipar las corrientes de fuga o de defecto y las deorigen atmosférico. La resistencia al paso de la corriente entre los electrodos y el terreno define laresistividad del mismo, permitiéndonos conocer su comportamiento eléctrico. Un buen contacto entre ellos, facilita el paso de la corriente eléctrica, mientrasque 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, elvalor de la resistencia de paso deberá ser el menor posible.

2.2. Tomas de tierra Se entiende por toma de tierra la parte de la instalación encargada de canalizar, absorber y disipar as corrientes de defecto o de origen atmosférico que sonconducidas a través de las líneas principales de tierra. Los electrodos utilizados para las tomas de tierra son muy variados, los másfrecuentes están formados por: Barras y tubos. Pletinas y conductores desnudos. Placas. Anillos o mallas metálicas constituidos por los elementos anteriores o suscombinaciones. 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 lastomas 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 suresistencia eléctrica por encima del valor previsto. La profundidad nunca seráinferior a 0,50 m. Las canalizaciones metálicas de otros servicios nunca debenutilizarse como tomas de tierra por razones de seguridad. 2.3. Conductores de tierra Se conoce como línea de enlace o conductores de tierra a los que conectan alconjunto de electrodos o anillo con el borne principal o punto de puesta a tierra. La sección de los conductores de tierraserá la indicada en la tabla 10.1 y de características similares a los conductoresde protección que más adelante se describen. El conexionado entre los componentesde las tierras debe realizarse con sumocuidado para garantizar una buena conducción eléctrica y evitar daños en losconductores o los electrodos.

2.4. Bornes de puesta a tierra Los bornes de puesta a tierra forman el punto de unión entre la toma de tierray el circuito de puesta a tierra de un edificio. Como muestra la figura 10.4 el punto de puesta a tierra está formado por un sistema de placas y tornillos que permite la conexión ydesconexión del edificio con la toma de tierra. El punto de puesta a tierra se aloja en el interior de una arqueta decaracterísticas 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 dispositivopuede estar combinado con el borne principal de tierra, debe ser desmontablemediante un útil, tiene que ser mecánicamente seguro y debe asegurar la continuidad eléctrica.

2.5. 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 cualquierotra masa importante del edificio, con las líneas de tierra.Los conductores serán de cobre aislados, decolor amarillo-verde a rayas y su sección depende del conductor de fase que acompañe,según la tabla 10.2. Los valores de la tabla sólo son válidos paraconductores de protección fabricados delmismo material que los activos. Si la aplicación de la tabla conduce a valores no normalizados, se tienen que utilizar conductoresque tengan la sección normalizada superiormás próxima. 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 deese conductor debe dimensionarse en función de la mayor sección de los conductores de fase. omo 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 montadosen 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 deteriorosmecánicos, 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 esfuerzoselectrodinámicos. Las conexiones deben ser accesibles para la verificación y ensayos, excepto en elcaso de las efectuadas en cajas selladas con material de relleno o en cajas nodesmontables con juntas estancas. 2.6. Conductores equipotenciales En una instalación de tierras, se denominan conductores equipotenciales a aquellos que conectan eléctricamente todas las masas metálicas de la estructura de unedificio 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 lascanalizaciones 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 conectadasentre sí y con la toma de tierra del edificio. En las instalaciones a tierra hay dos tipos de conductores equipotenciales: Elprincipal y el suplementario. El conductor principal de equipotencialidad El conductor principal de equipotencialidad debe tener una sección no inferiora 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 2,5mm2,si es de cobre. El conductor suplementario de equipotencialidadSi el conductor suplementario de equipotencialidad uniera una masa a un elemento conductor, su sección no será inferior a la mitad de la del conductor deprotección unido a esta masa. La unión de equipotencialidad suplementaria puede estar asegurada, bien porelementos conductores no desmontables –tales como estructuras metálicas nodesmontables– bien por conductores suplementarios, o por combinación delos dos. 3. 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 quecualquier 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 tensionesde contacto superiores a los valores señalados anteriormente, se asegurará la rápida eliminación de la falta mediante dispositivos de corte adecuados a lacorriente de servicio. La resistencia de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de laresistividad del terreno en el que se establece. Esta resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varía también con la profundidad.

La tabla 10.3 muestra, a título de orientación, unos valores de la resistividadpara un cierto número de terrenos. Con objeto de obtener una primera aproximación de la resistencia a tierra,los cálculos pueden efectuarse utilizando los valores medios indicados en latabla 10.4. Aunque los cálculos efectuados a partir de estos valores no dan más que unvalor muy aproximado de la resistencia a tierra del electrodo, la medida de resistencia de tierra de este electrodo puede permitir, aplicando las fórmulasdadas en la tabla 10.5, estimar el valor medio local de la resistividad del terreno. El conocimiento de este valor puede ser útil para trabajos posteriores efectuados, en condiciones análogas.

4. OTROS ASPECTOS QUE SEDEBEN TENER EN CUENTATOMAS A TIERRA INDEPENDIENTES Una toma a tierra se considerará independiente de otra, cuando una de ellasno alcance, respecto a un punto de potencial cero, una tensión superior a 50 Vcuando por la otra circula la máxima corriente de defecto a tierra prevista. Separación entre las tomas de tierra de las masas de las instalacionesSe verificará que las masas puestas a tierra en una instalación de utilización, asícomo los conductores de protección asociados a estas masas o a los relés deprotección 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 utilizaciónpuedan 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 noaislada especialmente, canalización de agua, gas, etc.) que una la zona detierra del centro de transformación con la zona en donde se encuentran losaparatos de utilización. La distancia entre las tomas de tierra del centro de transformación y lastomas de tierra u otros elementos conductores enterrados en los locales deutilización es al menos igual a 15 metros para terrenos cuya resistividad nosea 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. ρ = Resistividad media del terreno en ohmios · metro. I d = Intensidad de defecto a tierra, en amperios, para el lado de alta tensión,que será facilitado por la empresa eléctrica. U = 1.200 V para sistemas de distribución TT, siempre queel tiempo de eliminación del defecto en la instalaciónde alta tensión sea menor o igual a 5 segundos y 250 V,en caso contrario. Para redes

TN, U será inferior a dosveces la tensión de contacto máxima admisible de lainstalación definida en el Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantía de Seguridad en Centraleseléctricas, Subestaciones y Centros de transformación. El centro de transformación está situado en un recinto aislado de los locales de utilización o bien, si está contiguo alos locales de utilización o en el interior de los mismos, estáestablecido de tal manera que sus elementos metálicos noestán unidos eléctricamente a los elementos metálicos constructivos de los locales de utilización. Sólo se podrán unir la puesta a tierra de la instalación de utilización (edificio) y la puesta a tierra de protección (masas)del centro de transformación, si el valor de la resistencia depuesta a tierra única es lo suficientemente baja para que secumpla que en el caso de evacuar el máximo valor previsto dela corriente de defecto a tierra (Id) en el centro de transformación, el valor de la tensión de defecto (Vd= Id· Rt) seamenor que la tensión de contacto máximo aplicada, definida en el Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantía deSeguridad en Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros deTransformación. 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 comprobadapor el Director de la Obra o Instalador Autorizado en el momento de dar dealta la instalación para su puesta en marcha. Personal técnicamente competente efectuará la comprobación de la instalaciónde puesta a tierra, al menos anualmente, en la época en la que el terreno estémás 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 loselectrodos, 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 cadacinco años.