1TOMAS DE TIERRA

La toma de tierra es un elemento fundamental de cualquier instalación eléctrica, protegiendo tanto a los equipos como a las personas de diferencias de potencial peligrosas. Según el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión español:

“Las puestas a tierra se establecen principalmente con objeto de 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” (Instrucción Técnica Complementaria 18).

Los objetivos de un sistema de puesta a tierra en Baja Tensión son los siguientes: 

Proveer seguridad a las personas limitando la tensión de contacto. Proteger las instalaciones dando un camino de baja impedancia. Mejorar la calidad de la señal minimizando el ruido electromagnético. Establecer un potencial de referencia equipotencializando el sistema.

Para obtener una toma de tierra eficaz es fundamental conseguir una baja resistencia de tierra, usando conductores con una sección adecuada para transportar la corriente esperada. Además deben poseer una alta resistencia a la corrosión. El valor de la resistencia eléctrica de la toma de tierra se debe medir aislada de todo elemento de naturaleza conductora, por lo que es necesario la utilización de elementos seccionadores para separar la toma de tierra del resto de la instalación durante la medición.

Otros factores determinantes a la hora de diseñar una toma de tierra son los siguientes: 

Para poder medir la resistencia de la toma de tierra de forma habitual es necesario colocar un registro de inspección.

La humedad del terreno reducirá la resistencia de tierra. Los compuestos mejoradores de tierra reducen la resistividad del terreno. Se debe conocer las instalaciones eléctricas o de gas enterradas para separarse la distancia de seguridad

especificada en cada caso. Se debe conocer las tuberías o depósitos de agua enterrados para unir la toma de tierra

equipotencialmente a ellos.

Para obtener una resistencia de puesta a tierra adecuada en terrenos con resistividad elevada deben utilizarse electrodos especiales para terrenos de baja conductividad, electrodos profundos o anillos conductores perimetrales.

Consideraciones específicas para protección contra el rayo

En particular, en un sistema de protección contra el rayo, bien sea mediante pararrayos con dispositivo de cebado, bien sea mediante mallas y puntas,  la toma de tierra es un elemento imprescindible, ya que en ella tiene lugar la dispersión de la corriente del rayo. Cada conductor de bajada debe tener una toma de tierra, constituida por elementos conductores en contacto con el terreno capaces de dispersar la corriente del rayo en éste. Para cumplir estos requisitos la primera especificación marcada por las normativas es la de tener una resistencia exclusiva de la toma de tierra del pararrayos inferior a 10Ω. Por otra parte, debe tenerse en cuenta que el rayo es una corriente impulsional, por lo que es importante que la impedancia de la toma de tierra no sea elevada. Por lo tanto, no es aconsejable utilizar un único elemento de gran longitud. El empleo de electrodos profundos es interesante si la resistividad de la superficie es particularmente elevada y existen estratos inferiores del terreno

más húmedos.Para la dispersión del rayo las configuraciones tipo radial en triángulo o en pata de ganso son adecuadas.

Estas consideraciones para mejorar la impedancia deben tenerse en cuenta al realizar la toma de tierra, ya que habitualmente las medidas posteriores se realizan con un medidor de tierra convencional (telurómetro), que registra únicamente la resistencia de la toma de tierra, esto es, su comportamiento en el caso de que la corriente fuese  continua. Una alta inductancia no sería medida por estos telurómetros y sin embargo supondría una importante barrera al paso de la corriente si esta fuese, como en el caso del rayo, impulsional.

En general, se recomienda unir la toma de tierra de los pararrayos a otras tomas de tierra existentes de la instalación. 

2Toma de tierra

La toma de tierra, también denominado hilo de tierra, toma de conexión a tierra, puesta a tierra, pozo a tierra, polo a tierra, conexión a tierra, conexión de puesta a tierra, o simplemente tierra, se emplea en las instalaciones eléctricas para llevar a tierra cualquier derivación indebida de la corriente eléctrica a los elementos que puedan estar en contacto con los usuarios (carcasas, aislamientos,...) de aparatos de uso normal, por un fallo del aislamiento de los conductores activos, evitando el paso de corriente al posible usuario.La puesta a tierra es una unión de todos los elementos metálicos que mediante cables de sección suficiente entre las partes de una instalación y un conjunto de electrodos, permite la desviación de corrientes de falta o de las descargas de tipo atmosférico, y consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y superficie próxima al terreno.HistoriaEn los sistemas de telégrafos de principios del siglo XIX se usaban dos o más cables para llevar la señal y el retorno de las corrientes. Por aquel entonces se descubrió (probablemente el científico alemán Carl August Steinheil) que la tierra podría ser usada como un camino de retorno para completar un circuito cerrado, de esta forma el cable de retorno era innecesario.Sin embargo, había problemas con este sistema, ejemplificado por la línea de telégrafo transcontinental construida en 1861 por la Western Union Company entre St. Joseph (Misuri) y Sacramento (California). Con clima seco, la conexión de tierra a menudo desarrollaba una alta resistencia, esto requería que vertiera agua sobre las barras que hacían de conexión para que el sistema funcionara. Más adelante, cuando la telefonía comenzó a sustituir a la telegrafía, se encontró que las corrientes que inducían en la tierra otros aparatos, los ferrocarriles y los relámpagos causaban una interferencia inaceptable, por lo que el sistema de dos hilos fue reintroducido.Líneas de alta tensiónEn las líneas de alta tensión de la red de transporte de energía eléctrica el hilo de tierra se coloca en la parte superior de las torres de apoyo de los conductores y conectado eléctricamente a la estructura de éstas, que, a su vez, están dotadas de una toma de tierra como la descrita anteriormente. En este caso el hilo de tierra cubre una doble función: por una parte protege a las personas de una derivación accidental de los conductores de alta tensión, y por otra, al encontrarse más alto que los citados conductores, actúan como pararrayos, protegiendo al conjunto de las descargas atmosféricas, que de esta forma son derivadas a tierra causando el mínimo daño posible a las instalaciones eléctricas.Conceptos de tierra y masaLos conceptos de tierra y masa son usados en los campos de la electricidad y electrónica.Tierra FísicaEl término "tierra física", como su nombre indica, se refiere al potencial de la superficie de la Tierra.

El símbolo de la tierra en el diagrama de un circuito es: Para hacer la conexión de este potencial de tierra a un circuito eléctrico se usa un electrodo de tierra, que puede ser algo tan simple como una barra metálica (usualmente de cobre) anclada al suelo, a veces humedecida para una mejor conducción.Es un concepto vinculado a la seguridad de las personas, porque éstas se hallan a su mismo potencial por estar pisando el suelo. Si cualquier aparato está a ese mismo potencial no habrá diferencia entre el aparato y la persona, por lo que no habrá descarga eléctrica peligrosa.Por último hay que decir que el potencial de la tierra no siempre se puede considerar constante, especialmente en el caso de caída de rayos. Por ejemplo si cae un rayo, a una distancia de 1 kilómetro del lugar en que cae, la diferencia de potencial entre dos puntos separados por 10 metros será de más de 150 V en ese instante.Tierra analógicaLa definición clásica de masa (en inglés de Estados Unidos ground de donde viene la abreviación GND, earth en inglés de Reino Unido) es un punto que servirá como referencia de tensiones en un circuito (0 voltios). El

problema de la anterior definición es que, en la práctica, esta tensión varía de un punto a otro, es decir, debido a la resistencia de los cables y a la corriente que pasa por ellos, habrá una diferencia de tensión entre un punto y otro cualquiera de un mismo cable.Una definición más útil es que masa es la referencia de un conductor que es usado como retorno común de las corrientes.

El símbolo de la masa en el diagrama de un circuito es el siguiente (también es aceptable sin el rayado): En la mayoría de las aplicaciones la masa del equipo o sea el chasis, el soporte de los circuitos así como el valor 0 voltios deben, en principio, ir conectados a tierra. Por lo que muchas veces cuando se dice conexión a masa también significa conexión a tierra. En otras pocas ocasiones la masa y la tierra en un circuito no tienen porque tener la misma tensión. Incluso la forma de onda de la masa respecto a la tierra puede ser variable, como ocurre en un convertidor Buck.Elementos que forman una puesta a tierraA los elementos que forman el conjunto de una puesta a tierra los podemos clasificar de la siguiente forma:

Tierra: Necesitamos un terreno que será capaz de disipar las energías que pueda recibir. Toma de tierra: Esta es la instalación de conexión a tierra, consta de las siguientes partes:

o Electrodos o picas (también llamados jabalinas): Partes metálicas enterradas.o Línea de enlace con tierra: Conductor conectado a los electrodos.o Bornes de puesta a tierra: conexión entre la línea de enlace y los distintos conductores de

protección.o Conductores de protección: unen los distintos puntos de la instalación con la línea de enlace.

Tipos de tierrasEl sistema a tierra se divide en tres, diferenciándolos de la siguiente manera.Sistema a tierra de corriente alternaEs el más común, y que la podemos encontrar en edificios, hogares, producida por la diferencia de voltaje o corriente que tienen los circuitos eléctricos que trabajan con este voltaje alterno.Ejemplos

Duchas eléctricas. Refrigeradores. Transformadores. Aparatos de Telecomunicaciones Lavadoras

Sistema a tierra de corriente continuaEsta la encontramos en toda la infinidad de equipos electrónicos que existen, y de igual forma se produce por la decencia de voltajes o corrientes en estos circuitos.Ejemplo

Tarjetas electrónicas, que existen en computadores, videojuegos, PLC (Controladores Lógicos Programables), sistemas HMI (Interfaz Humano Máquina).

Sistema a tierra electrostáticaEste tipo de tierra es muy peculiar debido a que lo encontramos específicamente en tanques de almacenamiento, transporte o tratamiento, se produce por la interacción del fluido (cargas eléctricas + ó -) y con su contenedor (cargas eléctricas + ó -) por lo general carga (-)Ejemplo

Tanques para almacenar o tratar crudo, combustibles, gases, sustancias químicas.El propósito de separar estos tres tipos, es para reducir al mínimo los daños, tanto físicos como materiales, y con ello las pérdidas económicas, esta independización de las tierras, se aplican más en el sector industrial, en los tableros de control que monitorean, supervisan los distintos procesos que involucran mantener operativa una industria.

3PUESTA A TIERRA

CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRAEs aquel conductor de un circuito que se conecta a tierra intencionalmente. Este conductor garantiza la conexión física entre las partes metálicas expuestas a alguna falla y la tierra. Por medio de este conductor circula la corriente no deseada hacia la tierra.ELECTRODO DE PUESTA A TIERRAEs un cuerpo metálico conductor desnudo que va enterrado y su función es establecer el contacto con la tierra física.PUETE DE UNIONEste puente es un conductor que nos sirve para proporcionar la conductividad eléctrica entre partes de metal que requieren ser conectadas eléctricamente.RED DE TIERRAEs la porción metálica subterránea de un sistema aterrizado que dispara hacia la tierra todo flujo de corriente no deseado. Esta red se puede componer de varias mallas interconectadas.RESISTENCIA DE TIERRAEs la resistencia que nos ofrece el terreno hacia la corriente en un sistema de puesta a tierra, esta resistencia depende de la resistividad del terreno y área de los conductoresRESISTIVIDAD DEL TERRENOEs la propiedad del terreno que se opone al paso de la corriente eléctrica, la resistividad varia de acuerdo a las características del terreno.SISTEMA DE TIERRASon varios conductores desnudos que se interconectan con una o varias mallas o electrodos enterrados.SUPRESOR DE PICOSNo son más que elementos de protección contra sobretensiones transitorias.TIERRA AISLADAEs un conductor de tierra con aislamiento que se conecta a algún equipo, este conductor se coloca en la misma soportería donde se encuentran los cables de energía.Diferencia entre neutro y tierraLa diferencia de estos dos elementos es que el neutro lo usamos como regreso de nuestra línea de alimentación o en otras palabras es por donde pasa la corriente de regreso a los postes de suministro eléctrico.Por otro lado la conexión a tierra, es la conexión que usamos para que circule la corriente no deseada o descargas eléctricas hacia tierra para evitar que dañen a equipos eléctricos, electrónicos e incluso a personas, explicado de otra forma es la conexión que usamos para la protección personal y de equipos contra sobre tensiones o descargas eléctricas de cualquier tipo.Concepto y objetivo de un sistema de puesta a tierraUn sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de equipos eléctricos y electrónicos a tierra, para evitar que se dañen los equipos en caso de una corriente transitoria peligrosa, o también que por falta de aislamiento en uno de los conductores y al quedar en contacto con las placas de los contactos y ser tocados por alguna persona pudiera ocasionarle lesiones o incluso la muerte. Por estas razones, se recomienda que se realicen las instalaciones de puesta a tierra por que la corriente siempre busca el camino mas fácil por donde poder pasar, y al llegar a tierra se disipa por esta esto si se tiene una resistividad muy baja en el terreno donde se realizo la instalación.El objetivo de un sistema de puesta a tierra es: El de brindar seguridad a las personasProteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección.Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la tensión eléctrica a tierra, bajo condiciones normales de operación.Mejorar calidad del servicioDisipar la corriente asociada a descargas atmosféricas y limitar las sobre tensiones generadas.

Dispersar las cargas estáticas a tierra.Elementos de un sistema de puesta a tierraLos elementos que usamos para efectuar una instalación de puesta a tierra son los siguientes:Electrodos: Estas son varillas (generalmente de cobre) que sean resistentes a la corrosión por las sales de la tierra, que van enterradas a la tierra a una profundidad de 3m para servirnos como el elemento que nos disipara la corriente en la tierra en caso de alguna falla de nuestra instalación o de alguna sobrecarga, las varillas mas usadas para este tipo de instalaciones son las varillas de marca copperwell ya que son las que cumplen con las mejores características.Conductor o cable: este como ya se había mencionado es el que nos permitirá hacer la conexión de nuestro electrodo hacia las demás partes dentro de nuestro edificio. Debe procurarse que este cable no sea seccionado y en caso de ser necesario debe preferentemente ser soldado para poder asegurarse de su contacto y continuidad del sistema de conexión, pero hay que aclarar que no se puede usar cualquier soldadura sino que debe usarse soldadura exotérmica, ya que al calentar el cobre del conductor este puede dañarse y ya no tendría un buen contacto con la soldadura que se le coloque.Otra cosa importante sobre este conductor es de que debe procurarse usar un cable desnudo para que todas las partes metálicas de la instalación queden conectadas a tierra. En el caso de que se use un cable con aislante este debe ser color verde para poder distinguirlo de los otros cables.Los fenómenos fisiológicos que produce la corriente eléctrica en el organismo humano dependen del valor de la intensidad de la corriente, tiempo de duración del contacto, callosidad, sexo, estado de epidermis, peso , altura, estado de animo, estado del punto de contacto a tierra.Respecto al concepto de alta o baja tensión, se debe de tener en cuenta que la corriente eléctrica provoca la muerte por fibrilación ventricular, al contrario de la de alta tensión, que lo hace por la destrucción de los órganos o por asfixia, debido al bloqueo del sistema nervioso. Estos efectos fisiológicos sobre el cuerpo humano varían en función del valor de la intensidad, de acuerdo a la tabla 1:INTENSIDAD EFECTOS FISIOLOGICOS

1 a 3 mA Prácticamente imperceptibles. No hay riesgo

De 5 a 10 mAContracciones involuntarias de músculos y pequeñas alteraciones del sistema nervioso

De 10 a 15 mAPrincipio de tetanización muscular, contracciones violentas e incluso permanentes de las extremidades

De 15 a 30 mAContracciones violentas e incluso permanentes de la caja toráxica. Alteración del ritmo cardiaco

Mayor de 30 mA Fibrilación ventricular cardiacaTabla 1. Efectos fisiológicos de la corriente eléctricaTodos estos valores y efectos pueden variar según el tiempo que dure el paso de la corriente eléctrica. Los valores máximos de intensidad y corriente son:Para tiempos inferiores a 150 milisegundos no hay riesgo, siempre que la intensidad no supere los 300 mAPara tiempos superiores a 150 milisegundos no hay riesgo, siempre que la intensidad no supere los 30 mALa fibrilación ventricular del corazón es una acción independiente de las fibras musculares cardiacas, que produce una contracción incoordinada y que entraña la supresión inmediata de la actividad fisiológica del corazón.Al no poder circular la sangre oxigenada, y en particular, no llegar al cerebro, se producen lesiones cerebro bulbares graves.Esto no alerta sobre la rapidez con que debe interrumpirse el paso de la corriente por el organismo. Existen otros fenómenos fisiológicos producidos por la intensidad de la corriente eléctrica o por el trayecto seguida por esta que pueden conducir a la muerte; lesiones encefálicas, bloqueo de la epiglotis, laringoespasmo, espasmo coronario, y shock global.Otra manifestación que puede provocar la corriente eléctrica en el cuerpo humano es la quemadura, generada de dos formas distintas:

Accidentes producidos por cortocircuitos: provocan radiaciones originadas por el arco eléctrico que dan lugar a lesiones por quemaduras.Accidentes producidos por diferentes acoplamientos eléctricos: provocan quemaduras internas y externas en el cuerpo.2.6.1 Factores que intervienen en el accidente eléctrico:Valor de la intensidad de la corriente eléctricaValor de la tensiónTiempo de paso de la corriente eléctricaValor de la resistencia ohmica que presenta el organismoLa trayectoria que siga la corriente por el organismoNaturaleza de la corrienteValor de la frecuencia en el caso de c.a.Capacidad de reacción del organismoDe estos factores se destacan:Valor de la intensidad de la corriente eléctricaSe suele llamar también “umbral absoluto de intensidad” y representa la máxima intensidad que puede soportar una persona sin peligro, independientemente del tiempo que dure su exposición a la corriente. Se fija para la corriente eléctrica alterna de frecuencia 50 Hz entre 10 y 30 mA, según el sexo y edad de la persona.2.6.2 Valor de la resistencia ohmica del cuerpoDiversos estudios experimentales demuestran que la impedancia del cuerpo humano es siempre resistiva pura. Sea comprobado que para corriente alterna cuya frecuencia sea superior a 10kHz. No provoca mas efectos que el de calentar los tejidos por donde paso la corriente.En lo que a baja tensión respecta se puede considerar el comportamiento de los dipolos del cuerpo humano aproximadamente lineal. El valor de la resistencia en cada uno de ellos depende de diversas circunstancias. La mas importante es la humedad de la piel, que llega a valores de 100000 ohms cuando esta seca y desciende considerablemente en estado de humedad.2.6.3 Tiempo de paso de la corriente eléctricaSe denomina “umbral absoluto de tiempo” y representa el tiempo en que una persona puede soportar el paso de la corriente eléctrica sin peligro, en baja tensión, de intensidad por su cuerpo2.6.4 Causas de accidentes eléctricosFalta de prevenciónExceso de confianzaFallas técnicasFallas humanasImprudencia IgnoranciaHay una formula que puede usarse para calcular la cantidad de corriente que pasa a través del cuerpo y es la siguiente:I = K/tEn donde:K = es una constante para hombres y mujeres y sus valores son los siguientesK = 0.116 para mujeres (50Kg) K = 0.157 para hombres (70Kg)t = tiempo en segundosSon por estos motivos que resulta necesario tomar las medidas de seguridad necesarias para evitar este tipo de accidentes y contar con un sistema de puesta a tierra eficiente podemos evitar muchas lesiones ocasionadas por la corriente eléctrica, ya que en la actualidad casi todas nuestras actividades están vinculadas con el uso de la electricidad.

4PUESTA A TIERRA

Definición de resistividad del terrenoLa resistividad del terreno se define como la resistencia que presenta 1 m3 de tierra, y resulta de un interés importante para determinar en donde se puede construir un sistema de puesta a tierra.Factores que afectan la resistividad del terrenoEn la resistividad del terreno influyen varios factores que pueden variarla, entre los mas importantes se encuentran: naturaleza del terreno, humedad, temperatura, salinidad, estratigrafía, compactación y las variaciones estaciónales.Naturaleza del Terreno:Esta se refiere a que la resistividad varia según el tipo de terreno, es decir se tiene una resistividad mas elevada en un terreno rocoso que en uno donde haya arena.Humedad:Aquí varia la resistividad según la humedad del terreno, mientras mas húmedo sea éste mas baja será la resistividad del terreno y mientras mas seco este el terreno mayor será la resistividad de éste, es por esta razón que debe procurarse un terreno un poco mas húmedo para obtener mejores valoresTemperatura:Aquí también la temperatura afecta en las mediciones ya que el calor crea una resistencia en el terreno, ya que es como si se tuviera un terreno seco. Y por el contrario a temperaturas muy bajas la poca humedad que hay en el terreno puede congelarse (solo la superficie del agua), y como se sabe el hielo no es un buen conductor por lo que se eleva la resistividad del terreno.Salinidad:Como se sabe el agua por si sola no conduce la electricidad pero con sales se convierte en un excelente conductor, es por esto que mientras mas sales contenga el terreno y este húmedo mas bajo serán los valores de resistividad.Estratigrafía:Esta afecta por el exceso de rocas y piedras de tamaño considerable en un terreno ya que las rocas y piedras provocan una mayor resistencia en el terreno.Compactación:Aquí la resistividad disminuye mientras mas compactado este un terreno ya que cuando no esta bien compacto hay pequeños espacios de aire los cuales impiden que la corriente eléctrica se pueda esparcir por el terreno.Variaciones estaciónales:Las estaciones también intervienen en el valor de la resistividad de un terreno ya que en una estación calurosa como lo es primavera el terreno estará mas seco que si se tuviera una estación con muchas lluvias y por esto los valores cambiarían según la estación del año en que nos encontremos es por esto que se recomienda hacer varias mediciones en diferentes estaciones del año para determinar la resistividad promedio.Debido a la uniformidad del terreno, cuando se mide la resistividad del terreno en un punto, por cualquier método, el valor que se obtiene es llamado resistividad media o aparente. Por esto se recomienda hacer varias mediciones en el terreno en diferentes posiciones y después sacar un promedio de estas para obtener un valor de resistividad mas exacto.Definición de resistencia a tierraLa resistencia a tierra se puede definir como la resistencia que ofrece un sistema de tierra al paso de la corriente eléctrica. Este valor de resistencia depende de la resistividad del terreno, las características físicas del electrodo a tierra (diámetro, área, longitud, etc.), también de la longitud y el área de los conductores.El valor de resistencia a tierra es la resistencia ohmica entre un conductor puesto a tierra y un punto a potencial cero.Resistencia del electrodo de tierra.La resistencia de tierra 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.

La Tabla 2 da, a título de orientación, unos valores de la resistividad para un cierto número de terrenos. Con el fin de obtener una primera aproximación de la resistencia de tierra, los cálculos pueden efectuarse utilizando los valores medios indicados en la Tabla 3.Bien entendido que los cálculos efectuados a partir de estos valores no dan más que un valor muy aproximado de la resistencia de tierra del electrodo. La medida de resistencia de tierra de este electrodo puede permitir, aplicando las fórmulas dadas en la Tabla 4, estimar el valor medio local de la resistividad del terreno; el conocimiento de este valor puede ser útil para trabajos posteriores efectuados en unas condiciones análogas.NATURALEZA DEL TERRENO RESISTIVIDAD EN OHM*M

Terrenos pantanosos de algunas unidades a 30

Limo 20 a 100

Humus 10 a 150

Turba húmeda 5 a 100

Arcilla plástica 50

Margas y arcillas compactas 100 a 200

Margas del jurásico 30 a 40

Arena arcillosa 50 a 500

Arena silícea 200 a 3.000

Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500

Suelo pedregoso desnudo 1500 a 3.000

Calizas blandas 100 a 300

Calizas compactas 1000 a 5000

Calizas agrietadas 500 a 1000

Pizarras. 50 a 300

Rocas de mica y cuarzo 800

Granitos y gres procedente de alteración 1.500 a 10.000

Granitos y gres muy alterados 100 a 600Tabla 2. Valores de resistividad de algunos materialesNaturaleza del terreno Valor medio de la resistividad en Ohm*m

Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes compactos y húmedos

50

Terraplenes cultivables poco fértiles y terraplenes 500

Suelos pedregosos desnudos, arenas secas permeables.. 3.000Tabla 3. Valores de resistividad de algunos suelosElectrodo Resistencia de la tierra en ohm

Placa enterrada

Pica vertical

Conductor enterrado horizontalmente

Tabla 4. Como obtener la resistencia de un electrodoR, resistividad de terreno (ohm*m)

P, perímetro de la placa (m)L, longitud de la pica del conductor (m)4.2.1 Variación de la resistencia según el área de los conductoresA) En función a su profundidadA través de la expresión mostrada en la figura 1 que se muestra abajo, se puede calcular los efectos de la variación de la resistencia de tierra en función de la profundidad alcanzada por un electrodo.

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Tipos de Sistemas de puestas a tierra

1. Tipos de Sistemas de puestas a tierra2. Medición de la resistencia eléctrica de un sistema de puesta a tierra

1. Tipos de Sistemas de puestas a tierra Los sistemas de puestas a tierra son un conjunto de elementos que conforman un sistema de protecciones, que presenten riesgo alguno para la integridad del ser humano, en las instalaciones y equipos conectados al sistema de puesta a tierra, contra sobrecargas, sobre tensiones, fugas de corriente, y descargas atmosféricas dirigiéndolas directamente hacia la tierra.

Los principales tipos de Sistemas de Puestas a Tierra son:

-Sistema de varilla "Cooper Well"-Sistema de plancha-Sistema de red o malla-Sistema de disco-Sistema de esfera

A continuación, se describirá las propiedades y características de los anteriores tipos de sistemas de puestas a tierra:

-Sistema de varilla "Cooper Well"Este sistema de puesta a tierra consiste en una varilla de cobre o de hierro colado ubicada en el suelo, cerca al medidor, con una longitud mínima de 2,40 mts. y un espesor de 5/8".De su extremo superior se deriva, por medio de un empalme, un hilo conductor en cobre, que ingresa a la instalación eléctrica haciendo contacto con todas las partes metálicas que la conforman. El empalme entre el hilo y la varilla puede ser elaborado mediante una abrazadera de cobre o utilizando soldadura exotérmica.

Se requiere de que la varilla se encuentre enterrada en un suelo apto con baja resistencia eléctrica, y que además, sea capaz de ofrecer una diferencia de potencial entre la tierra y el neutro de 0 V. El punto de empalme debe quedar dentro de una caja de inspección en concreto con dimensiones de 30 cm3. Cuando el terreno no brinda las condiciones necesarias para el sistema, la tierra debe ser preparada, garantizando una adecuada descarga; se recomienda mezclar tierra negra con carbón mineral y sal para mejorar la conductividad y mantener la humedad del terreno.

-Sistema de plancha

Este tipo de sistema de puesta a tierra puede reemplazar al de la varilla de Cooper well a nivel residencial. Se trata de una plancha en cobre enterrada en el suelo cerca a la instalación dentro de un terreno preparado previamente.El hilo conductor que se distribuye se deriva de la plancha por medio de un empalme elaborado con soldadura de plata o de cobre aplicada con soplete. Su profundidad mínima ha de ser de 40 cm. Es usada en terrenos donde no puede ser posible la conexión de la varilla Cooper well por causa de la profundidad.

-Sistema de red o malla

Se trata de un sistema de varilla Cooper well reforzada que se emplea para sistemas eléctricos de carga elevada en instalaciones tipo comercial e industrial.Consiste en la interconexión de (3) o más varillas dependiendo de la carga, ubicándolas en diferentes puntos de un terreno y derivando de allí el hilo conductor que se distribuye por la instalación eléctrica. La instalación mínima entre varillas debe ser del doble de la longitud de cada una de ellas. Los empalmes deben ser elaborados con soldadura exotérmica. Deben empezar a ser utilizados con cargas iguales y superiores a 7,5 kW. En cada punto de ubicación de cada varilla es indispensable preparar el terreno.

-Sistema de Disco

El sistema de puesta a tierra en forma de disco es utilizado a nivel industrial con el fin de aterrizar las cargas eléctricas que se encuentran en reposo en la superficie de las máquinas y/o equipos (electrostática).Se trata de un disco hecho en acero colled-rold que actúa de forma individual para las carcasas de los equipos; se ubica en el suelo a poca profundidad (entre 10 y 30 cm), derivando se de él un hilo conductor en cobre que hace contacto con la estructura metálica de la maquinaria. La electrostática se produce en máquinas que funcionen o presenten fricción.

-Sistema de esfera

Este tipo de sistema de puesta a tierra es utilizado para aterrizar cargas de alto nivel eléctrico, en redes de alta tensión. Se trata de una esfera en acero con un diámetro mínimo de 20 cm. que se ubica en el suelo a una profundidad muy grande (de entre 10 y 20 mts de la superficie). De su cuerpo se desprende un hilo conductor a través de un ducto, dirigiéndose a la superficie, evitando el contacto con la tierra, con el fin de evitar que se presente tensiones de paso.

2. Medición de la resistencia eléctrica de un sistema de puesta a tierra

Para realizar una efectiva y correcta medición de la resistividad eléctrica de un sistema de puesta a tierra, se deben realizar 2 pasos:

-Medición de la resistencia de los conductores del sistema de puesta a tierra(varillas y placas)-Medición de la resistencia eléctrica del suelo

A continuación, se realizará una descripción del los procesos y a realizar en los siguientes pasos para la medición de la resistividad del sistema:

-Medición de la resistencia de los conductores del sistema de puesta a tierra(varillas y placas): La prueba en las varillas o placas del conductor se realiza energizando con corriente alterna el circuito comprendido entre la varilla de puesta a tierra y una varilla o jabalina auxiliar, se procede a medir la corriente y la caída de tensión entre la varilla de puesta a tierra y una sonda ubicada en la mitad entre la jabalina y la varilla, y de esta manera se define la resistencia media del sistema de puesta a tierra. (se utiliza AC para evitar efectos de electrólisis entre los electrodos y el suelo que afecten a la medición al crearse diferencias de potencial, cómo en las pilas eléctricas), la frecuencia de la fuente es diferente a la de una red doméstica o industrial (50/60 Hz) además, se disponen también de filtros de banda angosta que solo permiten el paso de la corriente de medida, y evitar así su influencia.

-Medición de la resistencia eléctrica del suelo Para este caso, el valor de la resistividad del suelo se realiza midiendo el valor de corriente producido después de aplicar un voltaje de corriente directa además, de medir la caída de tensión en dos sondas más que deben ubicarse cerca de la primera, equitativamente, una a cada lado de la primera, y, con el valor medido de resistencia, se calcula la resistividad eléctrica del suelo, a una profundidad que depende de la separación a entre los electrodos.Para realizar las anteriores mediciones, se requiere de un Megger o probador de tierra, el cual posee (4) salidas, de las cuales, (2) son utilizadas para la alimentación de corriente y las otras (2) salidas son utilizadas para medir la caída de tensión en el suelo.