SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
¿Qué es
la Puesta a Tierra?
Vamos a dar una definición fácil de entender por todos
y luego daremos la que es técnicamente correcta.
La puesta a tierra es
una instalación de cables de protección de color verde-amarillo que van desde
cada uno de los enchufes (o partes metálicas) de la instalación, hasta la tierra (el terreno). En el terreno habrá clavada
una "pica" o
"electrodo" en contacto directo siempre
con el terreno. Todos
los cables de la puesta a tierra estarán unidos, mediante la instalación de puesta a tierra, directamente
con esta pica. Esta pica o
electrodo es a la que se le suele llamar toma de tierra. La instalación
permitirá el paso a tierra de las corrientes de defecto (fugas) o las de
descarga de origen atmosférico peligrosas directamente al terreno por los
cables de protección a través de la pica. Al conjunto de la instalación es a lo
que se le llama "Puesta a Tierra". En la siguiente imagen podemos ver un esquema de un
sistema de conexión a tierra.
Todos los aparatos eléctricos con carcasa metálicas
como la lavadora, el lavavajillas o el microondas deben conectarse a la puesta
a tierra. Además las tuberías metálicas de los edificios y el pararrayos también se conectan a tierra. Más abajo tienes todos
los elementos que se deben conectar a tierra.
Cuando conectamos un
aparato eléctrico a un enchufe,
su clavija de conexión conectará directamente su carcasa metálica con el
conductor de tierra del enchufe (ver imagen de abajo). Así, al
conectarlo al enchufe, tenemos la carcasa metálica del aparato unida
directamente con la instalación de puesta a tierra. Esto es muy importante, luego veremos por qué.
Según el Reglamento
Electrotécnico, la puesta a
tierra es "la unión eléctrica directa, sin
fusibles ni protección alguna, de una parte del
circuito eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo,
mediante una toma de tierra con un electrodo o grupos de electrodos enterrados
en el suelo.
*La unión eléctrica = cables de tt de color
verde-amarillo.
* Parte del circuito eléctrico = enchufes
* Toma de Tierra o Electrodo = pica enterrada en el
terreno o también llamada toma de tierra.
Mediante la instalación de puesta a tierra se deberá
conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima
del terreno no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo
tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o las de descarga
de origen atmosférico.
En definitiva la
puesta a tierra es un sistemas de conexión eléctrica a tierra que desvía las
corrientes eléctricas potencialmente peligrosas. Estas corrientes peligrosas para las personas, de la que nos tiene que proteger la
puesta a tierra, pueden darse en dos casos, por contactos indirectos o por corrientes estáticas almacenadas. Los dos casos se consideran contactos
indirectos, hay tensión donde no debería de tener, pero expliquemos estos dos
casos un poco mejor.
Cuando se
trata de un circuito eléctrico normal, la corriente se desplaza (entra) por el
conductor de la fase hasta un aparato eléctrico, por ejemplo una lámpara, y
regresa por otro cable llamado neutro.
Si
durante el recorrido, el conductor se encuentra dañado en su aislamiento (cable
pelado) y contacta con la carcasa metálica de un aparato, por ejemplo de un
microondas o una lavadora, la corriente del cable puede desviarse por la
carcasa si alguien la toca, o lo que es lo mismo, la carcasa pasa a estar bajo
tensión. Si alguien la toca, ofrece a la corriente el camino más corto y con
menos resistencia para desviarse, produciéndose una
descarga a través de la persona.
Estos
tipos de contactos de cables pelados en mal estado que derivan corriente a
partes metálicas, como una carcasa del microondas, se llaman contactos indirectos,
pasa corriente por donde no debería de pasar.
Otro caso puede ser que alguna carcasa metálica de algún aparato almacene carga eléctrica estática,
por ejemplo por simple rozamiento con el aire. En este caso también si la toca
una persona sufrirá una descarga a través de su cuerpo. Lo que se conoce coloquial mente como un calambrazo.
El conjunto de partes metálicas de un aparato eléctrico, que en
condiciones normales, están aisladas de las partes activas (con corriente o
tensión) se llama "masa"
La
toma de tierra es un cable (verde-amarillo) que une directamente las partes
metálicas de los aparato a la tierra (al terreno). En caso de fuga de corriente la corriente
saldrá por el cable de toma de tierra directamente al terreno.
Cuando sucede esto, la corriente que
entra por la fase será distinta a la que sale por el neutro (tenemos una fuga a
tierra) y esto lo detectará un aparato llamado "Diferencial". El
diferencial nada más que detecte esta desviación de corriente cortará la
corriente en toda la instalación. Ahora cuando tenemos un contacto directo o
corriente estática en la carcasa, antes de tocarla una persona se cortará la corriente en
la instalación (saltará
el diferencial) protegiéndonos de las corrientes potencialmente peligrosa como
ya explicamos. Antes de volver activar el diferencial debemos averiguar donde
está la avería.
¡OJO! según
lo explicado la
puesta a tierra nunca tendrá ni fusibles ni cualquier
otro elemento que pueda cortar en algún momento la corriente de fuga o estática, siempre debe unirse los cable de tierra
directamente al terreno. El diferencial está unido al neutro y a la fase para
detectar la diferencia de corriente de entrada y salida, pero nunca a los
cables de toma de tierra.
Objetivo de la Puesta a Tierra
El objetivo de la puesta a tierra de las
masas de los receptores es garantizar la seguridad de las personas ante
contactos indirectos.
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.
El electrodo o pica 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 que cualquier masa no pueda dar lugar a
tensiones de contacto superiores a:
- 24 V en local o emplazamiento
conductor
- 50 V en los demás casos.
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.
Componentes e Instalación de Puesta a Tierra
Cualquier instalación de puesta a tierra constará de las siguientes partes:
- Electrodo de tierra, Pica o Toma de
Tierra: elemento metálico o
conjunto de conductores interconectados u otras piezas metálicas que actúan del
mismo modo, empotradas en el suelo y en contacto eléctrico con el mismo (o
empotradas en hormigón que esté en contacto con la tierra en una gran
superficie) encargada de canalizar las corrientes de fuga que procedan de la
instalación o de descargas eléctricas.
- Línea de Enlace con Tierra: Las líneas principales de tierra estarán formadas
por conductores que partirán del punto de puesta a tierra y a las cuales
estarán conectadas las derivaciones necesaria para la puesta a tierra de las
masas generalmente a través de los conductores de protección
- Conductores de Tierra o Protección: Los conductores de protección sirven para
unir eléctricamente las masas de una instalación a ciertos elementos con el fin
de asegurar la protección contra los contactos indirectos. En el circuito de
puesta a tierra, los conductores de protección unirán las masas (enchufes) a la
línea de enlace o principal de tierra.
- Borne Principal de Puesta a Tierra: En un edificio principalmente de viviendas, el
borne principal de tierra es una barra metálica, sujeta a la pared o suelo
mediante tornillos o garras, a la que se conectan el resto de conductores
mediante bornes. Puede tener bornes de puesta a tierra secundario formando puntos
de unión entre los conductores de toma de tierra y la toma de tierra o borne
principal de puesta a tierra.
En los edificios de nueva construcción,
antes de hormigonar, en el fondo de las zanjas de cimentación se instalará un
cable de cobre desnudo formando un anillo cerrado que cubra todo el perímetro
del edificio. A este anillo se conectará la estructura metálica del edificio.
Las uniones se harán mediante soldadura aluminotérmica o autógena de forma que
se asegure su fiabilidad.
Las tomas de tierra estarán enterradas
como mínimo 0,5 m aunque se recomienda que el conductor esté enterrado al menos
0,8 m. El anillo será de cobre desnudo y de sección mínima de 25 mm2, aunque lo
más habitual es que sea de 35 mm2. Al anillo se conectarán electrodos formados
por picas o placas verticalmente hincados en el terreno. El electrodo más
habitual son las picas de 2 metros de longitud.
¿Qué se Conecta a la Puesta a Tierra?
En los edificios, se conectarán a la
puesta a tierra :
- La instalación de pararrayos.
- La instalación de antena colectiva de
TV y FM.
- Los enchufes eléctricos y las masas
metálicas comprendidas e los aseos y baños.
- Las instalaciones de fontanería, gas
y calefacción, depósitos, calderas, guías de aparatos elevadores y en general
todo elemento metálico importante.
- Las estructuras metálicas y armaduras
de muros y soportes de hormigón.
Para acabar diremos que la puesta a
tierra y los valores de la resistencia a tierra deben comprobarse por personal
técnico cada cierto tiempo, ya que pueden cambiar los valores.
Las normas concretas y específicas de
las puestas a tierra deben de leerse en los respectivos Reglamentos Eléctricos
de cada País.
- Puesta a tierra para sistemas
eléctricos.
- Puesta a tierra de los equipos eléctricos.
- Puesta a tierra en señales electrónicas.
- Puesta a tierra de protección electrónica
- Puesta a tierra de protección atmosférica
Puesta a tierra
para sistemas eléctricos: El propósito de aterrar
los sistemas eléctricos es limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar
de rayos, fenómenos de inducción o de contactos no intencionales con cables de
voltajes más altos. Esto se realiza mediante un conductor apropiado a la
corriente de falla a tierra total del sistema, como parte del sistema eléctrico
conectado al planeta tierra.
Puesta a tierra en
señales electrónicas: Para evitar la contaminación con señales en
frecuencias diferentes a la deseada. Se logra mediante blindajes de todo tipo
conectados a una referencia cero o a tierra.
Puesta a tierra de
protección electrónica: Para evitar la
destrucción de los elementos semiconductores por sobre voltajes, se colocan
dispositivos de protección de forma de limitar los picos de sobré tensión
conectados entre los conductores activos y tierra. Los sistemas de puesta a
tierra de los equipos electrónicos y de control, consta de una serie de
electrodos instalados remotamente al edificio. En el interior se instala una
barra de cobre electrolítico de dimensiones adecuadas montada a 2.60 metros
sobre nivel de piso terminado con una leyenda indicativa, que es de uso
exclusivo para el sistema de electrónica. La resistencia a tierra máxima en
este sistema debe ser de unos 2 Ohms, cuando no se alcanza la resistencia
deseada, se instala algún elemento químico para reducir la resistividad del
terreno y alcanzar así, la resistencia a tierra requerida.
Puesta a tierra de
protección atmosférica: Como su nombre lo
indica, se destina para drenar a tierra las corrientes producidas por descargas
atmosféricas (RAYOS) sin mayores daños a personas y propiedades. Se logra con
una malla metálica igualadora de potencial conectada al planeta tierra que
cubre los equipos o edificios a proteger o se conforma con electrodos tipo
Puesta a tierra de
protección electrostática: Sirve para neutralizar
las cargas electroestáticas producidas en los materiales dieléctricos. Se logra
uniendo todas las partes metálicas y dieléctricas, utilizando el planeta tierra
como referencia de voltaje cero. Como pudo apreciar anteriormente cada sistema
de tierras debe cerrar únicamente el circuito eléctrico que le corresponde.
Puesta a tierra
para sistemas eléctricos: Los sistemas eléctricos
se conectan a tierra con el fin de limitar la tensión que pudiera aparecer en
ellos, por estar expuestos a descargas atmosféricas, por interconexión en casos
de fallas con sistemas de conexiones superiores, o bien, para limitar el
potencial máximo con respecta a tierra, producto por la tensión nominal del
sistema. Este tipo de conexión se denominará Tierra de Servicio. Se conectarán
a tierra los elementos de la instalación necesarios como ser:
- Los neutros de los
transformadores, que lo precisan en instalaciones o redes con neutro a
tierra de forma directa o a través de resistencias o bobinas.
- El neutro de los
alternadores y otros aparatos o equipos que lo precisen.
- Los circuitos de baja
tensión de transformadores de medida.
- Los limitadores,
descargadores, auto válvulas, pararrayos, para eliminación de sobre tensiones o descargas atmosféricas.
- Los elementos de derivación
a tierra de los seccionadores de los sistemas de puesta a tierra.
Vamos a dar una definición fácil de entender por todos y luego daremos la que es técnicamente correcta.
La puesta a tierra es una instalación de cables de protección de color verde-amarillo que van desde cada uno de los enchufes (o partes metálicas) de la instalación, hasta la tierra (el terreno). En el terreno habrá clavada una "pica" o "electrodo" en contacto directo siempre con el terreno. Todos los cables de la puesta a tierra estarán unidos, mediante la instalación de puesta a tierra, directamente con esta pica. Esta pica o electrodo es a la que se le suele llamar toma de tierra. La instalación permitirá el paso a tierra de las corrientes de defecto (fugas) o las de descarga de origen atmosférico peligrosas directamente al terreno por los cables de protección a través de la pica. Al conjunto de la instalación es a lo que se le llama "Puesta a Tierra". En la siguiente imagen podemos ver un esquema de un sistema de conexión a tierra.
Todos los aparatos eléctricos con carcasa metálicas como la lavadora, el lavavajillas o el microondas deben conectarse a la puesta a tierra. Además las tuberías metálicas de los edificios y el pararrayos también se conectan a tierra. Más abajo tienes todos los elementos que se deben conectar a tierra.
Cuando conectamos un aparato eléctrico a un enchufe, su clavija de conexión conectará directamente su carcasa metálica con el conductor de tierra del enchufe (ver imagen de abajo). Así, al conectarlo al enchufe, tenemos la carcasa metálica del aparato unida directamente con la instalación de puesta a tierra. Esto es muy importante, luego veremos por qué.
Según el Reglamento Electrotécnico, la puesta a tierra es "la unión eléctrica directa, sin fusibles ni protección alguna, de una parte del circuito eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo, mediante una toma de tierra con un electrodo o grupos de electrodos enterrados en el suelo.
*La unión eléctrica = cables de tt de color verde-amarillo.
* Parte del circuito eléctrico = enchufes
* Toma de Tierra o Electrodo = pica enterrada en el terreno o también llamada toma de tierra.
Mediante la instalación de puesta a tierra se deberá conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o las de descarga de origen atmosférico.
En definitiva la puesta a tierra es un sistemas de conexión eléctrica a tierra que desvía las corrientes eléctricas potencialmente peligrosas. Estas corrientes peligrosas para las personas, de la que nos tiene que proteger la puesta a tierra, pueden darse en dos casos, por contactos indirectos o por corrientes estáticas almacenadas. Los dos casos se consideran contactos indirectos, hay tensión donde no debería de tener, pero expliquemos estos dos casos un poco mejor.
Cuando se trata de un circuito eléctrico normal, la corriente se desplaza (entra) por el conductor de la fase hasta un aparato eléctrico, por ejemplo una lámpara, y regresa por otro cable llamado neutro.
Si durante el recorrido, el conductor se encuentra dañado en su aislamiento (cable pelado) y contacta con la carcasa metálica de un aparato, por ejemplo de un microondas o una lavadora, la corriente del cable puede desviarse por la carcasa si alguien la toca, o lo que es lo mismo, la carcasa pasa a estar bajo tensión. Si alguien la toca, ofrece a la corriente el camino más corto y con menos resistencia para desviarse, produciéndose una descarga a través de la persona.
Estos tipos de contactos de cables pelados en mal estado que derivan corriente a partes metálicas, como una carcasa del microondas, se llaman contactos indirectos, pasa corriente por donde no debería de pasar.
Otro caso puede ser que alguna carcasa metálica de algún aparato almacene carga eléctrica estática, por ejemplo por simple rozamiento con el aire. En este caso también si la toca una persona sufrirá una descarga a través de su cuerpo. Lo que se conoce coloquial mente como un calambrazo.
El conjunto de partes metálicas de un aparato eléctrico, que en condiciones normales, están aisladas de las partes activas (con corriente o tensión) se llama "masa"
La toma de tierra es un cable (verde-amarillo) que une directamente las partes metálicas de los aparato a la tierra (al terreno). En caso de fuga de corriente la corriente saldrá por el cable de toma de tierra directamente al terreno.
Cuando sucede esto, la corriente que entra por la fase será distinta a la que sale por el neutro (tenemos una fuga a tierra) y esto lo detectará un aparato llamado "Diferencial". El diferencial nada más que detecte esta desviación de corriente cortará la corriente en toda la instalación. Ahora cuando tenemos un contacto directo o corriente estática en la carcasa, antes de tocarla una persona se cortará la corriente en la instalación (saltará el diferencial) protegiéndonos de las corrientes potencialmente peligrosa como ya explicamos. Antes de volver activar el diferencial debemos averiguar donde está la avería.
¡OJO! según lo explicado la puesta a tierra nunca tendrá ni fusibles ni cualquier otro elemento que pueda cortar en algún momento la corriente de fuga o estática, siempre debe unirse los cable de tierra directamente al terreno. El diferencial está unido al neutro y a la fase para detectar la diferencia de corriente de entrada y salida, pero nunca a los cables de toma de tierra.
Objetivo de la Puesta a Tierra
El objetivo de la puesta a tierra de las masas de los receptores es garantizar la seguridad de las personas ante contactos indirectos.
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.
El electrodo o pica 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 que cualquier masa no pueda dar lugar a tensiones de contacto superiores a:
- 24 V en local o emplazamiento conductor
- 50 V en los demás casos.
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.
Componentes e Instalación de Puesta a Tierra
Cualquier instalación de puesta a tierra constará de las siguientes partes:
- Electrodo de tierra, Pica o Toma de Tierra: elemento metálico o conjunto de conductores interconectados u otras piezas metálicas que actúan del mismo modo, empotradas en el suelo y en contacto eléctrico con el mismo (o empotradas en hormigón que esté en contacto con la tierra en una gran superficie) encargada de canalizar las corrientes de fuga que procedan de la instalación o de descargas eléctricas.
- Línea de Enlace con Tierra: Las líneas principales de tierra estarán formadas por conductores que partirán del punto de puesta a tierra y a las cuales estarán conectadas las derivaciones necesaria para la puesta a tierra de las masas generalmente a través de los conductores de protección
- Conductores de Tierra o Protección: Los conductores de protección sirven para unir eléctricamente las masas de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la protección contra los contactos indirectos. En el circuito de puesta a tierra, los conductores de protección unirán las masas (enchufes) a la línea de enlace o principal de tierra.
- Borne Principal de Puesta a Tierra: En un edificio principalmente de viviendas, el borne principal de tierra es una barra metálica, sujeta a la pared o suelo mediante tornillos o garras, a la que se conectan el resto de conductores mediante bornes. Puede tener bornes de puesta a tierra secundario formando puntos de unión entre los conductores de toma de tierra y la toma de tierra o borne principal de puesta a tierra.
En los edificios de nueva construcción, antes de hormigonar, en el fondo de las zanjas de cimentación se instalará un cable de cobre desnudo formando un anillo cerrado que cubra todo el perímetro del edificio. A este anillo se conectará la estructura metálica del edificio. Las uniones se harán mediante soldadura aluminotérmica o autógena de forma que se asegure su fiabilidad.
Las tomas de tierra estarán enterradas como mínimo 0,5 m aunque se recomienda que el conductor esté enterrado al menos 0,8 m. El anillo será de cobre desnudo y de sección mínima de 25 mm2, aunque lo más habitual es que sea de 35 mm2. Al anillo se conectarán electrodos formados por picas o placas verticalmente hincados en el terreno. El electrodo más habitual son las picas de 2 metros de longitud.
¿Qué se Conecta a la Puesta a Tierra?
En los edificios, se conectarán a la puesta a tierra :
- La instalación de pararrayos.
- La instalación de antena colectiva de TV y FM.
- Los enchufes eléctricos y las masas metálicas comprendidas e los aseos y baños.
- Las instalaciones de fontanería, gas y calefacción, depósitos, calderas, guías de aparatos elevadores y en general todo elemento metálico importante.
- Las estructuras metálicas y armaduras de muros y soportes de hormigón.
Para acabar diremos que la puesta a tierra y los valores de la resistencia a tierra deben comprobarse por personal técnico cada cierto tiempo, ya que pueden cambiar los valores.
Las normas concretas y específicas de las puestas a tierra deben de leerse en los respectivos Reglamentos Eléctricos de cada País.
