Objeto
Básicamente, las instalaciones eléctricas en los
edificios forman parte de un circuito trifásico de BT consistente en un
generador G o transformador T, tres fases 1-2-3 y neutro N, y diversas cargas o
receptores C.
En condiciones normales y sistema equilibrado su
potencial medio tiende a igualarse con el del terreno, pero por múltiples
causas (desequilibrios, influencias atmosféricas, efectos electrostáticos,
variaciones bruscas de carga, etc.), esta igualdad puede verse profundamente
alterada y resultar de ello sobretensiones que pueden conducir a descargas
indeseables al fallo del material, o afectar la seguridad de las personas.
Para evitar estas situaciones o al menos
reducirlas tanto en su intensidad como en su duración, los sistemas eléctricos
se conectan a tierra al menos en uno de sus puntos. En sistemas trifásicos en
estrella, este punto, normalmente es el centro de las estrella, denominado
también neutro.
Internacionalmente, se ha fijado como tensión
límite normal los 250 V entre partes activas y tierra, es decir, una tensión límite de
línea de 250 · 1,73 = 432, 5 V.
En general, la puesta a tierra del neutro, no es
suficiente, por si sola, para garantizar la seguridad de las personas. A pesar
de que se tomen medidas en contra, no es posible evitar al 100 % que un día u
otro se produzca un fallo de aislamiento o un falso contacto entre una fase y
la masa de un receptor, de manera que esta masa adquiera un potencial Uc
respecto tierra. Este potencial puede llegar a ser peligroso para las personas
que entren en contacto con la masa en cuestión.
Evitar este riesgo puede requerir la instalación
de puestas a tierra complementarias, o la toma de elementos o sistemas de
protección que a su vez requieran determinadas calidades de puesta a tierra.
Así, según el REBT, ITC BT 18.1, el objeto
principal de la instalación de tierra es:
·
Limitar la
tensión que con respecto a tierra puedan presentar las masas metálicas.
·
Asegurar la
actuación de las protecciones.
·
Eliminar o
reducir el riesgo que supone una avería en el material.
También, siguiendo el diccionario de la IEC,
podríamos decir que:
·
El objeto de
la instalación de puesta a tierra es asegurar que un punto de un aparato, de
una red o de una masa metálica permanezca siempre a un potencial tan próximo
como sea posible al potencial del terreno.
· La norma UNE
20460-5-54/IEC 364-542 indica que las puestas a tierra pueden ser utilizadas
conjuntamente o separadamente por razones de protección y/o razones
funcionales.
Definición
Siguiendo el REBT y el diccionario de la IEC
podríamos definir una instalación de tierra como:
"El conjunto de conductores y/o electrodos
en contacto íntimo con el terreno y toda la ligación metálica, de sección
suficiente, que los une directamente con determinados elementos o partes
conductoras de una instalación o de un edificio, a fin de conseguir que en el
conjunto de instalaciones, edificios y superficies próximas del terreno, no
existan diferencias de potencial peligrosas para las personas, y que al mismo
tiempo permita el paso a tierra de las corrientes de falta o las de descargas
de origen atmosférico."
Conceptos
y Terminología
Conductores activos.
En toda instalación se consideran como
conductores activos los destinados normalmente a la transmisión de energía eléctrica.
Esta consideración se aplica a los conductores de
fase y al conductor neutro.
Conexión equipotencial.
Conexión que une dos partes conductoras de manera
que la corriente que pueda pasar por ella no produzca una diferencia de
potencial sensible entre ambas.
Conductor neutro o conductor N
Conductor unido al punto neutro de un sistema
eléctrico, y destinado a transportar energía.
Conductor de protección o conductor PE
Conductor usado en medidas de protección contra el
choque eléctrico en caso de defecto y que une las masas con:
·
Otras masas
·
Elementos
conductores no pertenecientes al circuito eléctrico de servicio.
·
Tomas de
tierra, a un conductor conectado a tierra, o a una parte activa conectada a
tierra.
Conductor PEN
Conductor que reúne las funciones de conductor PE
y de conductor N.
Conductor de tierra
Conductor de baja impedancia que asegura la
conexión entre un punto de un aparato o de una red, y un electrodo de tierra.
Corriente de defecto o de falta.
Corriente que circula debido a un defecto de
aislamiento.
Corriente de defecto a tierra.
Es la corriente que en caso de un sólo punto de
defecto a tierra, se deriva por el citado punto desde el circuito averiado a
tierra o a partes conectadas a tierra.
Corriente de choque
Corriente que atraviesa el cuerpo de una persona
o de un animal y que, en función de diversos factores tales como p.e.
frecuencia y duración, puede producir
efectos fisiopatológicos peligrosos, heridas, e incluso la muerte. La
intensidad de la corriente de choque susceptible de ser peligrosa depende del
medio circundante, del camino seguido a través del cuerpo, y del propio
individuo.
Corriente diferencial residual
Valor eficaz de la suma de los valores
instantáneos de la corriente en todos los conductores activos de un circuito,
en un punto de la instalación eléctrica.
Corriente diferencial residual de funcionamiento
Valor de la corriente diferencial residual que
provoca el funcionamiento de un dispositivo de protección.
Corriente de puesta a tierra.
Es la corriente total que se deriva a tierra a
través de la puesta a tierra.
NOTA. - La corriente de puesta a tierra es la
parte de la corriente de defecto que provoca la elevación del potencial de una
instalación de puesta a tierra.
Cortocircuito a tierra
Derivación a tierra en una red, de forma directa
o a través de una resistencia limitadora en el neutro puesto a tierra.
Defecto a tierra (o a masa).
Defecto de aislamiento entre un conductor y
tierra (o masa).
Derivación a tierra
Camino conductor de un circuito de trabajo con la
puesta a tierra o con una parte conductora conectada a él, como resultado de un
defecto de aislamiento o de un arco.
Defecto franco.
Conexión accidental, de impedancia despreciable,
entre dos o más puntos con distinto potencial.
Doble derivación a tierra
Derivación o fallo a tierra de dos o más
conductores de un mismo circuito en puntos localmente separados.
Electrodo de tierra.
Conductor o conjunto de conductores, enterrados que sirven para establecer conexión
con el terreno. Los conductores no aislados, colocados en contacto con tierra
para la conexión al electrodo, se considerarán parte de éste.
Elemento conductor extraño
Abreviadamente: elemento conductor. Elemento
conductor que no forma parte de la instalación eléctrica pero que es
susceptible de propagar un potencial. Pueden ser elementos conductores:
·
Los
elementos metálicos usados en la construcción del edificio.
·
Las
canalizaciones metálicas de gas, calefacción, etc. y los aparatos no eléctricos
conectados a ellas (radiadores, cocinas no eléctricas, fregaderos metálicos,
etc.).
·
Los suelos y
paredes no aislantes.
Instalación de tierra.
Es el conjunto formado por electrodos y líneas de
tierra de una instalación eléctrica.
Instalación de tierra general.
Es la instalación de tierra resultante de la
interconexión de todas las puestas a tierra de Protección y de Servicio de una
instalación.
Instalaciones de tierra independientes.
Dos instalaciones de tierra se consideran independientes entre si cuando
tienen electrodos de tierra separados y cuando durante el paso de la corriente a tierra por una de ellas, la otra no adquiere
respecto a una tierra de referencia, una tensión superior a 50 V.
Instalaciones de tierra separadas.
Dos instalaciones de tierra se denominan
separadas cuando entre sus electrodos no existe una conexión específica
directa.
Línea de enlace con el electrodo de tierra.
Cuando existiera punto de puesta a tierra, se
denomina línea de enlace con el electrodo de tierra, a la parte de la línea de
tierra comprendida entre el punto de puesta a tierra y el electrodo, siempre
que el conductor esté fuera del 'terreno o colocado aislado del mismo.
Línea de tierra.
Es el conductor o conjunto de conductores que une
el electrodo de tierra con una parte de la instalación que se haya de poner a
tierra, siempre y cuando los conductores estén fuera del terreno o colocados en
él pero aislados del mismo.
Masa de un aparato.
Conjunto de las partes metálicas de un aparato que
en condiciones normales están aislados de las partes activas, pero pueden ponerse
en tensión en caso de defecto.
Poner o conectar a masa.
Unir eléctricamente un conductor al armazón de
una máquina o a una masa metálica.
Poner o conectar a tierra.
Unir eléctricamente con la tierra una parte del
circuito eléctrico o una parte conductora no perteneciente al mismo por medio
de la instalación de tierra.
Parte activa
Todo conductor o parte conductora bajo tensión en
servicio normal. El conductor neutro y las partes conductoras conectadas a él
se consideran también partes activas.
Partes simultáneamente accesibles
Conductores o partes conductoras que pueden ser
tocadas simultáneamente por una persona.
Pueden ser partes simultáneamente accesibles:
·
Las partes
activas.
·
Las masas.
·
Los
elementos conductores.
·
Los
conductores de protección.
·
Las tomas de
tierra.
Poner a tierra
Efectuar las conexiones necesarias para que un
punto definido de un aparato, instalación, o red, adquieran un potencial tan
próximo como sea posible al potencial del terreno.
Puesta a tierra de protección.
Es la conexión directa a tierra de las partes
conductoras de los elementos de una instalación no sometidos normalmente a
tensión eléctrica, pero que pudieran ser puestos en tensión por averías o
contactos accidentales, a fin de proteger a las personas contra contactos con
tensiones peligrosas.
Puesta a tierra de servicio.
Es la conexión que tiene por objeto unir a tierra
temporalmente parte de las instalaciones que están normalmente bajo tensión o
permanentemente ciertos puntos de los circuitos eléctricos de servicio.
Estas puestas a tierra pueden ser:
·
Directas;
cuando no contienen otra resistencia que la propia de paso a tierra.
·
Indirectas;
cuando se realizan a través de resistencias o impedancias adicionales.
Punto a potencial cero.
Punto del terreno a una distancia tal de la
instalación de toma de tierra, que el gradiente de tensión en dicho punto
resulta despreciable, cuando pasa por dicha instalación una corriente de
defecto.
Punto de puesta a tierra.
Es un punto situado generalmente fuera del
terreno, que sirve de unión de las líneas de tierra con el electrodo,
directamente o a través de líneas de enlace con él.
Punto neutro.
Es el punto de un sistema polifásico que en las
condiciones de funcionamiento previstas, presenta la misma diferencia de
potencial con relación a cada uno de los polos o fases del sistema.
Red con neutro a tierra.
Red cuyo neutro está unido a tierra, bien
directamente o bien por medio de una resistencia o de una inductancia de
pequeño valor.
Red con neutro aislado.
Red desprovista de conexión intencional a tierra,
excepto a través de dispositivos de indicación, medida o protección, de
impedancias muy elevadas.
Resistencia global o total a tierra.
Es la resistencia de tierra considerando la
acción conjunta de la totalidad de las puestas a tierra.
Resistencia de tierra.
Es la resistencia entre un conductor puesto a
tierra y un punto de potencial cero.
Resistividad del terreno.
Es la resistencia específica del terreno. Se
suele medir en Ω/m. y representa la resistencia entre dos caras opuestas de un
cubo de un metro de lado.
Sobretensión.
Tensión anormal existente entre dos puntos de una
instalación eléctrica, superior al valor máximo que puede existir entre ellos
en servicio normal.
Sobretensión temporal.
Es la sobretensi6n entre fase y tierra o entre
fases en un lugar determinado de la red, de duración relativamente larga y que
no está amortiguada, o sólo lo está débilmente.
Tensión a tierra o con relación a tierra.
Es la tensión que aparece entre un elemento
conductor y la tierra.
· En
instalaciones trifásicas con neutro no unido directamente a tierra, se
considerará como tensión a tierra la tensión entre fases.
· En
instalaciones trifásicas con neutro unido directamente a tierra, es la tensión
entre fase y neutro.
Tensión a tierra transferida.
Es la tensión de paso o de contacto que puede
aparecer en un lugar cualquiera transmitida por un elemento metálico desde una
instalación de tierra lejana.
Tensión de contacto.
Es la fracción de la tensión de puesta a tierra
que puede ser puenteada por una persona entre la mano y el pie (considerando un
metro) o entre ambas manos.
Tensión de contacto aplicada.
Es la parte de la tensión de contacto que resulta
directamente aplicada entre dos puntos del cuerpo humano, considerando todas
las resistencias que intervienen en el circuito y estimándose la del cuerpo
humano en 1.000 ohmios.
Tensión de defecto.
Tensión que aparece a causa de un defecto de
aislamiento, entre dos masas, entre una masa y un elemento conductor, o entre
una masa y tierra.
Tensión de malla.
Diferencia de potencial que durante un defecto
puede aparecer entre la superficie del terreno en el centro de una retícula de
la malla de puesta a tierra y la propia malla.
Tensión de paso.
Es la parte de la tensión a tierra que puede ser
puenteada por un ser humano entre los dos pies, considerándose el paso de una
longitud de un metro.
Tensión de paso aplicada.
Es la parte de la tensión de paso que resulta
directamente aplicada entre los pies de un hombre, teniendo en cuenta todas las
resistencias que intervienen en el circuito y estimándose la del cuerpo humano
en 1.000 ohmios.
Tensión de puesta a tierra.
Tensión que aparece a causa de un defecto de
aislamiento, entre una masa y tierra (ver tensión de defecto).
Tensión de servicio.
Es el valor de la tensión realmente existente en
un punto cualquiera de una instalación en un momento determinado.
Tensión de suministro.
Es el valor o valores de la tensión que constan
en los contratos que se establecen con los usuarios y que sirven de referencia
para la comprobación de la regularidad en el suministro. La tensión de suministro puede tener varios
valores distintos, en los diversos sectores de una misma red, según la
situación de éstos y demás circunstancias.
Tensión nominal.
Valor convencional de la tensión con la que se
denomina un sistema o instalación y para el que ha sido previsto su
funcionamiento y aislamiento.
La tensión nominal expresada en kilovoltios, se
designa en el RAT por Un.
Tierra o toma de tierra
Uno o más electrodos enterrados en el suelo y
destinados a asegurar una unión eléctrica eficaz con el terreno.
Tierras o tomas de tierra independientes
Tierras o tomas de tierra suficientemente
alejadas unas de otras para que la corriente máxima susceptible de disiparse en
cualquiera de ellas no modifique sensiblemente el potencial de las otras (el REBT,
ITC BT 18.10, admite variaciones de potencial hasta el límite de 50 V).
Tierra de protección
Ver puesta a tierra de protección.
Tierra de servicio
Ver puesta a tierra de servicio.
Tierra para trabajos
Disposición para poner eventualmente a tierra
determinadas partes de una instalación eléctrica (p.e. cables o líneas), como
medida de protección contra posibles descargas estáticas, o la aparición de
imprevistas tensiones, mientras se efectúan determinados trabajos de reparación
o mantenimiento en la instalación.
Volumen de accesibilidad al tacto
Más simplemente: Volumen de accesibilidad
Volumen definido por la superficie alcanzable con
la mano en un emplazamiento donde las personas permanecen o circulan
habitualmente.
Continua en: Componentes de los sistemas de puesta a tierra en edificios (Parte 2ª)
http://imseingenieria.blogspot.com/2018/08/componentes-de-los-sistemas-de-puesta_26.html
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Post relacionado: Principios de realización del sistema de puesta a tierra en grandes
edificios
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