Resistencia de las Tomas de Tierra

La resistencia de las tomas de tierra R_T será tal que su valor, en cualquier circunstancia previsible, no sea superior al valor especificado para ella en cada caso.

El valor de la resistencia de las tomas de tierra R_T no podrá 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 pudieran dar lugar a tensiones de contacto superiores a los valores anteriores, se asegurará la rápida eliminación del defecto mediante dispositivos de corte adecuados a la corriente de servicio.

El valor ideal de la resistencia de tierra R_T debería ser de 0 Ω. En el REBT no se indica un valor concreto. En la práctica no hay ningún valor máximo para las instalaciones de puesta a tierra reconocido de forma unánime por la normativa internacional. No obstante, tendremos en cuenta estos valores máximos que aconsejan diferentes normativas:

– Edificios destinados a vivienda: 37 Ω si no hay pararrayos y 15 Ω si hay pararrayos (guía técnica de la ITC-BT-26).

– Edificios con instalaciones de telecomunicaciones: 10 Ω, que ayuda a disminuir el ruido radioeléctrico, asegurando una calidad óptima de la señal recibida (normativa de telecomunicaciones).

– Instalaciones: 25 Ω en general y 5 Ω si hay equipos sensibles (NEC: National Electrical Code, según norma NEC 250.56).

– En general: 5 Ω (NFPA: National Fire Protection Association e IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers).

La resistencia de tierra R_T de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de la resistividad ρ del terreno en la que se establece.

Cálculo de la Resistencia de las Tomas de Tierra de los Electrodos

La resistencia de tierra R_T de un electrodo metálico no se refiere a la resistencia que ofrece el propio conductor del electrodo al paso de la corriente, sino a la resistencia que la corriente encuentra al pasar desde el conductor hacia el terreno. Es por ello que también se la denomina resistencia de paso a tierra.

Cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el electrodo y el terreno, mayor número de "puntos" tendrá la corriente para fluir hacia el suelo. A mayor dimensión del electrodo, mayor será el paso de corriente hacia el terreno, lo que se traduce en una menor resistencia de tierra R_T.

Podremos calcular la resistencia de las tomas de tierra R_T de los electrodos con las fórmulas de la ITC-BT 18 que se indican en los siguientes apartados. Podemos observar en todas estas fórmulas que a mayor dimensión del electrodo, menor será el valor de la R_T.

Cálculo de la Resistencia a Tierra de las Picas

La resistencia R_T de paso a tierra de una pica se calcula así:

donde:

ρ = resistividad del terreno (Ω·m)

L = longitud de la pica (m)

Si tenemos “n” picas iguales conectadas a través de un conductor enterrado, las picas quedarán en paralelo entre sí. Entonces, considerando que una pica tiene una resistencia de paso a tierra de R_1P, las “n” picas tendrán una resistencia de paso a tierra R_T de:

donde:

R_1P = resistencia de una pica (Ω)

n = número de picas iguales

Cálculo de la Resistencia a Tierra de las Placas

La resistencia R_T de paso a tierra de una placa instalada verticalmente se calcula así:

donde:

ρ = resistividad del terreno (Ω·m)

P = perímetro de la placa (m)

Si por condicionantes del terreno no fuera posible la instalación vertical, el valor de la resistencia de tierra de una placa instalada horizontalmente se calculará según la fórmula siguiente:

Cálculo de la Resistencia a Tierra de los Conductores

La resistencia R_T de paso a tierra de un conductor será:

donde:

ρ = resistividad del terreno (Ω·m)

L = longitud de la pica (m)

Ejercicios Resueltos de Instalaciones de Puesta a Tierra: Resistencia a Tierra de Electrodos

A continuación, se presentan 8 ejercicios resueltos del cálculo de la resistencia de paso a tierra de diferentes electrodos:

Resistividad del Terreno

La resistividad ρ del terreno define el comportamiento eléctrico de este, es decir, nos da una idea de la resistencia que ofrece a ser atravesado por una corriente eléctrica. Una resistividad alta indica que el terreno es mal conductor eléctrico. Se mide en Ω·m.

Variación de la Resistividad del Terreno

La resistividad rvaría continuamente porque queda afectada por los siguientes factores:

– Humedad: cuanto mayor sea la humedad del terreno menor será su resistividad.

– Temperatura: la temperatura del terreno por debajo de los 0°C aumenta su resistividad al dificultar el paso de la corriente.

– Salinidad: los valores de salinidad altos reducen su resistividad.

– Estratigrafía: según las capas de estratos de que se compone el terreno, habrá un valor más alto o más bajo de resistividad.

Por tanto, la resistencia de tierra R_T del terreno no permanece constante en el tiempo, pudiendo variar incluso en varios cientos y hasta miles de ohmios.

Tratamientos para Reducir la Resistividad del Terreno

Existen en la actualidad varios tratamientos que permiten mejorar el valor de la resistividad del terreno en el caso de no poder obtener un valor bajo de resistencia de tierra. Los tratamientos utilizados son los siguientes:

● Tratamiento con sales: se mezclan las sales (cloruro sódico, sulfito de cobre, etc.) con el terreno. Al diluirse con la humedad y la lluvia, hace que la resistencia baje. Su duración puede llegar hasta 2 años aproximadamente.

● Tratamiento con geles: están compuestos por dos sustancias que, al mezclarse con el agua de lluvia forman un gel que mejoran la conductividad del terreno. Su duración es de 6 a 8 años.

● Tratamiento con abono electrolítico: el abono se hace a base de sulfato de calcio tratado. Es muy poco soluble, pero aumenta considerablemente la conductividad del terreno. Este abono puede durar hasta 15 años.

Como la resistividad del terreno no es homogénea a lo largo de éste, se suele determinar una resistividad aparente. Estas resistividad es la resultante de las diferentes capas que lo componen.

Valores Orientativos de la Resistividad del Terreno

La siguiente tabla 3, que corresponde a la ITC-BT-18 del REBT, muestra a título de orientación, unos valores de la resistividad para un cierto número de terrenos.

Con objeto de obtener una primera aproximación de la resistencia a tierra, los cálculos pueden efectuarse con los valores medios indicados en la tabla 4 de la misma instrucción del REBT.

Método para el Cálculo de Electrodos en Edificios de Viviendas

Para calcular los electrodos necesarios para que la resistencia de tierra R_T de un edificio destinado a viviendas sin pararrayos sea de 37 Ω máximo y en edificios con pararrayos de 15 Ω máximo, existe un método de cálculo definido en las normas técnicas de la edificación NTE-IEP y que también se indica en la guía técnica de la ITC-BT-26.

Mediante una tabla puede determinarse el número orientativo de picas verticales en función de las características del terreno, la longitud del anillo y según la presencia o no de pararrayos en el edificio.

La resistencia de las tomas de tierra obtenida R_T con la aplicación de los valores de esa tabla garantizará la seguridad de las personas ante una corriente de defecto. Se conseguirá que dicha resistencia no supere los valores máximos aconsejables (37 Ω sin pararrayos y 15 Ω con pararrayos).

Se trata de la siguiente tabla, que nos dará el número de electrodos en función de las características del terreno y la longitud del anillo (se supone que el conductor en anillo es de cobre desnudo de 35 mm² de sección):

A continuación, se presenta un ejemplo de anillo enterrado de puesta a tierra:

La longitud en planta de este anillo sería: L = 3 L₁ + 3 L₂ + 3 L₃ + 3 L_4.

Ejercicios Resueltos de Instalaciones de Puesta a Tierra: Electrodos en Edificios de Viviendas

A continuación, se presentan 7 ejercicios resueltos del cálculo de la resistencia de paso a tierra de diferentes electrodos en edificios de viviendas según el método de cálculo que se indica en la guía técnica de la ITC-BT-26:

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