Instalaciones de Puesta a Tierra
Las instalaciones de puesta a tierra consisten en la conexión eléctrica directa y permanente, de las masas (partes conductoras no pertenecientes al circuito eléctrico), con una toma de tierra (un electrodo o varios grupos de electrodos instalados bajo tierra).
La conexión directa y permanente con las tomas de tierra supone que no haya ningún tipo de elemento de protección como fusibles o interruptores. Al no incluir estos elementos, se asegura que siempre exista un camino seguro para las corrientes de defecto.
Con la instalación de puesta a tierra se consigue que no aparezcan diferencias de potencial peligrosas en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno. Esto permite que las corrientes de defecto o las descargas atmosféricas sean desviadas hacia la tierra de manera segura.
Las instalaciones de puesta a tierra asociadas a los circuitos eléctricos se establecen principalmente para los siguientes objetivos:
1º) Reducción de la tensión de las masas: la puesta a tierra ayuda a mantener las partes metálicas expuestas al mismo potencial que la tierra, evitando diferencias de tensión peligrosas para las personas en caso de contacto indirecto.
2º) Protección contra sobretensiones: deriva sobretensiones transitorias (por rayos o maniobras de red) hacia tierra, protegiendo los equipos de daños.
3º) Garantía de funcionamiento adecuado de los dispositivos de protección: proporciona un camino de baja impedancia para las corrientes de defecto, asegurando que los elementos de protección actúen rápidamente.
4º) Reducción de interferencias electromagnéticas (EMI): ayuda a minimizar interferencias en sistemas de comunicación y control.
5º) Eliminación de cargas estáticas: disipa cargas estáticas en áreas donde se manipulan sustancias inflamables o explosivas, minimizando el riesgo de incendios o explosiones.
Las instrucciones técnicas del REBT por las que se rigen las puestas a tierra de las instalaciones son la ITC-BT-18 y la ITC-BT-26.
Contenidos
Uniones a Tierra
La selección e instalación de los materiales destinados a la conexión a tierra deben garantizar lo siguiente:
– El valor de la resistencia de puesta a tierra debe ajustarse a las normas de protección y funcionamiento de la instalación, manteniéndose así a lo largo del tiempo.
– Se deben considerar los requisitos generales establecidos en la ITC-BT-24 sobre instalaciones interiores o receptoras y protección contra contactos directos y contra contactos indirectos. Asimismo, considerar los requisitos específicos de las instrucciones técnicas aplicables a cada caso.
– Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga deben poder circular sin representar un peligro, especialmente en términos de solicitaciones térmicas, mecánicas o eléctricas.
– La solidez o la protección mecánica deben garantizarse independientemente de las condiciones externas previstas.
– Se deben tener en cuenta los posibles efectos de la electrólisis que podrían afectar a otras partes metálicas.
Representación de la Puesta a Tierra
En cuanto a la representación de la puesta a tierra en los esquemas eléctricos, la ITC-BT-18 del REBT, establece el siguiente esquema:
El símbolo que se utiliza para representar específicamente una toma de tierra o un punto de conexión de la instalación a la tierra, es el siguiente:
A continuación, exploraremos en detalle cada uno de los aspectos relacionados con la puesta a tierra en los edificios de viviendas, oficinas y/o locales comerciales. Analizaremos su importancia, sus aplicaciones y las mejores prácticas para su diseño, instalación y mantenimiento.
Estructura de las Puestas a Tierra
Resistencia de las Tomas de Tierra
Conductores de Equipotencialidad
Separación de las Tomas de Tierra de la Instalación y el Centro de Transformación
Medición de la Puesta a Tierra
Medición de la Resistividad del Terreno
Conexiones de las Tomas de Tierra
Relación de las Puestas a Tierra con Otras Protecciones
La puesta a tierra no es una protección aislada, sino un componente indispensable que trabaja en conjunto con otros dispositivos de seguridad para garantizar la protección de personas y bienes, tal como lo exige el REBT.
La puesta a tierra es el soporte vital que permite que varios dispositivos de seguridad cumplan su función de forma eficaz y rápida, especialmente ante el riesgo más común: el contacto indirecto.
La Puesta a Tierra y la Protección contra Contactos Indirectos
El objetivo principal de la protección contra contactos indirectos es evitar que una persona que toque una masa metálica (como la carcasa de un electrodoméstico) quede bajo tensión peligrosa, debido a un fallo de aislamiento.
El REBT establece varios métodos de protección, siendo el más común en redes TT (típicas en España) la desconexión automática de la alimentación, que depende de la puesta a tierra y dispositivos como interruptores diferenciales (ID) o protecciones magnetotérmicas o fusibles (en otras redes de distribución).
1º) Creación del camino de retorno para la corriente de defecto: cuando un conductor activo entra en contacto con una masa, la puesta a tierra proporciona un camino de baja impedancia para que la corriente fluya hacia el neutro del transformador, permitiendo que las protecciones actúen.
2º) Activación de los interruptores diferenciales: los ID detectan desequilibrios entre la corriente de fase y neutro. Si una corriente se deriva a tierra (por un fallo), el diferencial corta la alimentación si supera su umbral (ej. 30 mA). La resistencia de tierra debe ser suficientemente baja; de lo contrario, la corriente de defecto no activará el diferencial, dejando la masa peligrosamente energizada.
3º) Colaboración con las protecciones de sobreintensidad (magnetotérmicos/fusibles): en sistemas TN (donde el neutro está conectado a tierra en origen), un fallo fase-masa genera corrientes altas que pueden disparar protecciones magnéticas o fusibles. La puesta a tierra es clave para asegurar que la corriente sea suficiente para activarlas en el tiempo requerido.
Por todo esto, la puesta a tierra es esencial para garantizar que las protecciones actúen eficazmente, evitando riesgos de electrocución. Su correcto diseño y mantenimiento (con resistencias bajas) asegura que, ante un fallo, la desconexión sea rápida y segura, cumpliendo con las exigencias del REBT.
La Puesta a Tierra y la Protección contra Sobretensiones
Más allá de la protección contra contactos indirectos, la puesta a tierra es también el destino final de la energía desviada por los protectores contra sobretensiones (DPS).
Estos dispositivos se instalan en paralelo a la instalación eléctrica (entre fase(s), neutro y tierra) para proteger los equipos de picos de tensión muy elevados causados por rayos o maniobras en la red. Cuando detectan una sobretensión, los DPS "conducen" este exceso de energía para disiparlo de forma segura. ¿Hacia dónde lo disipan? Directamente hacia el sistema de puesta a tierra.
La puesta a tierra es imprescindible: si la puesta a tierra no es eficaz (tiene alta resistencia o una conexión deficiente), el DPS no podrá derivar la energía de la sobretensión de forma adecuada. La energía intentará buscar otros caminos, dañando los propios DPS o, lo que es peor, la sobretensión llegará a los equipos que se pretendía proteger, causando daños severos o destrucción.
Proceso de Diseño e Instalación de la Puesta a Tierra
La instalación de una puesta a tierra eficaz y segura no es una tarea sencilla; es un proceso técnico metódico que abarca desde la evaluación inicial del emplazamiento hasta la verificación final y la documentación.
Cada etapa debe ejecutarse con rigor, siguiendo las directrices del REBT, especialmente la ITC-BT-18, para garantizar que el sistema cumplirá su función protectora a lo largo del tiempo. Por ello, es fundamental que estos trabajos sean realizados por personal cualificado y autorizado.
A continuación, describimos las etapas principales en el proceso de diseño e instalación de una puesta a tierra:
1. Estudio y Caracterización del Terreno
El diseño de una toma de tierra eficaz comienza con el análisis de la resistividad del suelo, que determina su capacidad para conducir y disipar corriente eléctrica. Terrenos con alta resistividad exigen diseños más complejos (electrodos más largos, múltiples o mayor superficie) que aquellos con baja resistividad.
Para obtener datos precisos, se realizan mediciones de la resistividad del terreno en distintos puntos y profundidades. Esta información es esencial, ya que un cálculo basado en valores incorrectos puede derivar en una instalación insegura o ineficaz..
2. Diseño de la Instalación de Puesta a Tierra
El diseño de un sistema de puesta a tierra se basa en los datos del terreno y los requisitos de la instalación (tipo de red, corrientes de defecto, etc.). Su objetivo es lograr una resistencia adecuada y garantizar la equipotencialidad.
Para ello, se define el tipo de electrodos (verticales, horizontales o mallas), su cantidad, disposición, dimensiones y profundidad, así como la sección de los conductores. Mediante cálculos, se estima la resistencia teórica del sistema.
3. Selección de Materiales
La selección de materiales para una toma de tierra debe garantizar conductividad, resistencia a la corrosión y durabilidad mecánica, siguiendo las especificaciones del REBT.
Se eligen:
– Electrodos (picas de acero cobreado o placas de cobre)
– Conductores (cobre o acero galvanizado)
– Bornes y arquetas de registro
– Posibles aditivos (para mejorar la resistividad del terreno)
La elección de materiales inapropiados o de baja calidad pueden degradarse rápidamente, aumentando la resistencia del sistema y comprometiendo su eficacia.
4. Instalación Física
La instalación física de la toma de tierra materializa el diseño planificado. Incluye la colocación de electrodos a la profundidad y disposición requeridas, tendido de conductores de enlace, conexiones al punto principal de tierra e instalación de arquetas de registro para futuras inspecciones.
Es fundamental seguir técnicas adecuadas para garantizar un contacto óptimo con el terreno y proteger los conductores. Una ejecución descuidada, con conexiones flojas o daños en los conductores, puede generar resistencias no previstas y puntos débiles, comprometiendo la eficacia del sistema y anulando el esfuerzo invertido en diseño y selección de materiales.
5. Conexión a la Instalación Eléctrica
La conexión segura entre la toma de tierra subterránea y la instalación eléctrica se realiza mediante el Punto de Puesta a Tierra (PPAT), desde donde parten los conductores de protección (PE) hacia todas las masas metálicas y puntos de equipotencialidad.
El proceso supone unir el conductor principal de tierra al PPAT y verificar que todos los circuitos, equipos y estructuras metálicas estén correctamente vinculados al sistema.
6. Medición y Verificación Final
Tras instalar la toma de tierra, es obligatorio medir su resistencia final con telurómetros (método de caída de potencial) para verificar que cumple con el diseño y la normativa (REBT ITC-BT-18).
También se comprueba la continuidad de los conductores de protección y uniones equipotenciales. Estas pruebas son la única forma de garantizar que el sistema es seguro y eficaz. Si los valores no cumplen los requisitos, deben corregirse.
7. Documentación y Puesta en Servicio
La fase final del proceso consiste en elaborar la documentación técnica (memoria, certificado de instalación y protocolos de medición) y, si corresponde (según apdo. 4.1 de la ITC-BT-05), solicitar la inspección inicial por un OCA antes de la puesta en servicio.
Esta documentación acredita el cumplimiento normativo del diseño e instalación, mientras que la inspección del OCA (en casos requeridos) valida oficialmente que la instalación, incluida la puesta a tierra, cumple con el REBT.
Importancia de la Medición y el Mantenimiento en las Puestas a Tierra
Las instalaciones de puesta a tierra, como hemos visto, constituyen un pilar fundamental para la seguridad en cualquier instalación eléctrica y la protección de equipos. Desvían corrientes de defecto o descargas atmosféricas de forma segura a tierra, evitando así tensiones peligrosas en masas metálicas que podrían causar electrocuciones o daños severos.
Sin embargo, es importante entender que una instalación de puesta a tierra no es un sistema "instalar y olvidar". Su eficacia y fiabilidad a lo largo del tiempo dependen directamente de un programa riguroso de medición periódica y mantenimiento adecuado.
Degradación de las Tomas de Tierra con el Paso del Tiempo
La conexión con la tierra, por su propia naturaleza, está sometida a condiciones ambientales y físicas que pueden degradar su rendimiento con el paso del tiempo. Factores como:
– Corrosión de los electrodos y conductores: la humedad, la composición química del suelo y la presencia de corrientes telúricas pueden deteriorar progresivamente los componentes enterrados.
– Cambios en la resistividad del terreno: variaciones en la humedad, temperatura, compactación del suelo o la presencia de nuevas construcciones o canalizaciones cercanas pueden alterar significativamente la capacidad del terreno para disipar la corriente, modificando la resistencia de la toma de tierra.
– Daños mecánicos: movimientos del terreno, obras cercanas o incluso actos vandálicos pueden dañar los conductores o las conexiones.
– Problemas en las uniones: las conexiones a lo largo del sistema (entre electrodos, conductores o bornes) pueden aflojarse o corroerse, aumentando la resistencia del conjunto.
Cualquiera de estos factores puede provocar un aumento de la resistencia de la puesta a tierra. Una resistencia elevada implica que, en caso de un defecto o una descarga, la corriente no encontrará un camino de baja impedancia hacia tierra.
Esto podrá resultar en la aparición de tensiones peligrosas en las masas metálicas (tensiones de contacto y de paso), exponiendo a personas y animales a un riesgo grave de electrocución, y a los equipos a daños por sobretensión.
Consecuencias de la Falta de Medida y Mantenimiento de las Puestas a Tierra
Ignorar la medición y el mantenimiento de la puesta a tierra puede tener repercusiones muy graves:
– Riesgo inminente de electrocución: la consecuencia más directa y peligrosa. Un fallo de aislamiento o una descarga atmosférica pueden hacer que masas metálicas (carcasas de electrodomésticos, estructuras, etc.) adquieran potenciales elevados, letales al contacto.
– Fallo de las protecciones: dispositivos de protección como los interruptores diferenciales dependen de una baja resistencia de tierra para funcionar correctamente. Si la resistencia es alta, la corriente de defecto necesaria para disparar el diferencial puede no circular, dejando la instalación desprotegida.
– Daños en equipos eléctricos y electrónicos: las sobretensiones transitorias (por rayos o maniobras en la red) que no son desviadas eficazmente a tierra pueden destruir o degradar gravemente equipos sensibles.
– Riesgo de incendio: las corrientes de defecto que no encuentran un camino seguro pueden circular por trayectos inesperados, generando calor excesivo en conductores o materiales combustibles.
– Problemas de compatibilidad electromagnética (EMC): una puesta a tierra deficiente puede ser fuente de ruidos e interferencias que afecten el funcionamiento de sistemas de comunicación o control.
– Responsabilidades legales y económicas: en caso de accidente, no haber cumplido con las mediciones y mantenimientos periódicos estipulados por la normativa puede acarrear sanciones administrativas, pérdida de cobertura de seguros y responsabilidades civiles e incluso penales.
Periodicidad de las Mediciones de Puesta a Tierra
La instrucción ITC-BT-18 establece que las instalaciones de toma de tierra deben verificarse obligatoriamente antes de su puesta en servicio, bajo la supervisión del Director de Obra o un Instalador Autorizado.
Además, exige revisiones anuales realizadas por personal cualificado, preferentemente en épocas secas, para medir la resistencia de tierra y corregir anomalías. En terrenos adversos, los electrodos y cables deben inspeccionarse visualmente cada 5 años.
Sin embargo, el cumplimiento de esta exigencia varía según el tipo de instalación y de si está sujeta a inspecciones periódicas por un Organismo de Control Autorizado (OCA). Aunque la ITC-BT-18 exige mediciones anuales por parte del propietario, esto rara vez se cumple en instalaciones no críticas.
En instalaciones críticas (grandes industrias, hospitales, etc.), donde hay planes de mantenimiento y personal cualificado, las revisiones anuales sí suelen realizarse.
En cambio, en viviendas o pequeños comercios no sujetos a inspección OCA, las mediciones anuales son infrecuentes debido al desconocimiento o la falta de percepción de riesgo por parte de los propietarios. Esto deriva en un mantenimiento predominantemente correctivo, es decir, solo se actúa ante fallos o durante reformas.
En conclusión, aunque la normativa es clara, su aplicación depende de factores como el tipo de instalación, la supervisión externa y la concienciación del propietario, lo que genera desigualdades en el cumplimiento y potenciales riesgos de seguridad en ausencia de revisiones periódicas proactivas.
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