PARTES
QUE COMPONEN LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE UN EDIFICIO
Circuito
o red de puesta a tierra
El circuito de puesta a tierra es el conjunto de
conductores, así como sus derivaciones y empalmes, que forman las diferentes
partes de la instalación de tierra.
·
El REBT, en
su instrucción ITC BT 18.3 divide la instalación, circuito, o red de puesta a
tierra como sigue:
1: Toma de tierra
2: Electrodos
3: Línea de enlace con tierra
4: Puntos de puesta a tierra o bornes principales
de tierra
5: Línea principal de tierra
6: Derivaciones de la línea principal de tierra
7: Conductores de protección
8: Masas
·
La norma UNE
20460-5-54 /IEC 364-5-54 divide la red de tierra y denomina sus distintas
partes como sigue:
B: Borne principal de tierra
C: Elemento conductor
M: Masa
P: Canalización metálica principal de agua
T: Toma de tierra (s. REBT, electrodo)
1: Conductor de protección (Incluye la línea
principal de tierra y sus derivaciones, del REBT)
2: Conductor de tierra (s.REBT. Línea de enlace
con tierra)
3: Unión equipotencial principal (No considerada
en el REBT)
4: Unión equipotencial suplementaria (No
considerada en el REBT)
En lo que sigue, para este circuito, usamos
mayormente la nomenclatura del REBT, ITC BT 18, si bien será útil tener
presente las diferencias entre ambas nomenclaturas.
Toma de
tierra
La toma de tierra comprende los siguientes
elementos:
·
Electrodo o
grupo de electrodos
·
Línea de
enlace con tierra
·
Punto de
puesta a tierra
Electrodos
Un electrodo de tierra es una pieza conductora,
usualmente una masa metálica, en contacto íntimo y permanente con el terreno,
para facilitar el paso a éste de las corrientes de defecto que puedan
presentarse, o de la carga eléctrica que tenga o pueda tener el edificio.
Distinguiremos aquí entre electrodos naturales y
electrodos artificiales. Aunque tanto el REBT en su edición del 2002 (si lo
hace en la edición de 1973) como la norma UNE 20460/IEC 364 no hacen esta
distinción.
Electrodos
naturales
Se consideran electrodos naturales aquellos
elementos conductores incluidos en el terreno que fueron inicialmente
enterrados con una finalidad principal distinta, pero que hacen buen contacto
eléctrico con el terreno y, por tanto, son capaces de actuar también como
electrodos de tierra.
Así pueden ser electrodos naturales:
□ Una red de conducciones metálicas enterradas,
p.e. conducciones de agua.
Para su uso se requiere:
·
La previa
autorización de la Cía. distribuidora.
·
La previa
autorización del propietario del electrodo.
· Que la
continuidad eléctrica de la conducción quede perfectamente asegurada, y que, en
lo posible su fiabilidad no dependa de terceros.
· Que se tomen
las precauciones debidas para que, si hay cambios en la conducción, el
responsable de la instalación eléctrica sea advertido de ello.
Se prohíbe, por razones de seguridad, utilizar
como electrodos las canalizaciones de: gas o fluidos inflamables, calefacción
central, y las conducciones de desagüe, humos o basuras. No obstante, estas
canalizaciones deben conectarse al circuito de tierra o con la unión
equipotencial.
□ La cubierta de plomo u otras envolventes de los
cables de BT enterrados.
Se requiere:
·
La previa
autorización del propietario o Cía. Distribuidora.
·
Que la
envoltura no sea susceptible de deterioro debido a una corrosión excesiva.
·
Que la
continuidad está perfectamente asegurada.
·
Que se tomen
las precauciones debidas para que el responsable de la instalación eléctrica
sea advertido de los cambios en el cable que podrían afectar a sus
características como electrodo.
□ Los pilares metálicos o las zapatas de hormigón
armado, de cimentación del edificio.
· Se requiere
que estén enterrados a cierta profundidad y estén interconectados mediante una
estructura metálica.
· El eventual
revestimiento de hormigón no se opone a la utilización de tales pilares como
electrodos, pues no modifica sensiblemente el valor de su resistencia a tierra.
· En las
estructuras de hormigón armado un número significativo de los hierros
principales, y, como mínimo, uno por zapata, deben estar conectados entre sí.
La conexión debe establecerse mediante soldadura autógena.
· Deben
tomarse precauciones especiales con las armaduras de hormigón pretensado.
Electrodos
artificiales
Definición y empleo
Se consideran electrodos artificiales aquellos
elementos conductores incorporados al terreno con el exclusivo objeto de
obtener un buen contacto eléctrico con el mismo.
Los electrodos artificiales son los elementos
que, en general, se emplean principalmente para las tomas de tierra. No obstante,
pueden usarse conjuntamente con electrodos naturales ya existentes en la zona
de la instalación. Incluso se podrá prescindir de electrodos artificiales
cuando los electrodos naturales existentes presenten y aseguren un buen
contacto permanente con el terreno, sean de sección suficiente y la resistencia
de tierra obtenida presente un valor adecuado.
Constitución
Los electrodos artificiales suelen estar
constituidos por:
·
Electrodos
simples en forma de barras, tubos, placas, cables, pletinas, u otros perfiles.
·
Anillos,
redes o mallas formadas por combinaciones de electrodos simples como los
indicados.
Materiales
Los electrodos deben ser resistentes a la humedad
y a la acción química del terreno. A no ser que las condiciones del terreno
(p.e. en industrias químicas) requieran otros materiales, lo usual es emplear
metales tales como: cobre, hierro chapado con cobre, hierro galvanizado, hierro
no galvanizado pero protegido catódicamente, o fundición de hierro. Se admiten
metales ligeros solo cuando su resistencia a la corrosión, en el terreno
considerado, sea netamente superior a la del cobre o del hierro galvanizado.
Sección
La sección del electrodo no debe ser inferior a
1/4 de la sección equivalente del conductor que constituye la línea principal
de tierra. Si el electrodo es de fundición de hierro, su sección mínima será el
doble de la indicada para hierro galvanizado.
Barras verticales o picas
Las picas verticales podrán consistir en tubos,
barras o perfiles, de: hierro galvanizado, hierro chapado de cobre, o de cobre.
Su longitud mínima no será inferior a 2 m.
Su sección estará en consonancia con la corriente
a disipar y la duración de la misma. Como orientación pueden servir los
siguientes valores:
En cuanto a las dimensiones mínimas permitidas
tenemos:
Si para conseguir la deseada resistencia de
tierra son necesarias varias picas conectadas en paralelo, no deben clavarse
juntas pues su influencia mutua reduce la efectividad del conjunto. La
separación mínima recomendable es:
·
Según VDE
0100: Doble al largo de cada pica enterrada.
Si la conexión entre picas es desnuda y
enterrada, esta conexión actúa también como parte del electrodo.
Placas enterradas
Son placas de cobre o de hierro galvanizado, de
superficie útil no inferior a 0,5 m2; en general se trata de placas
corrientes de 500 x 1000 mm. Su grueso, como mínimo, debe ser:
·
Si se trata
de placas de cobre: 2 mm de grueso
·
Si se trata
de hierro galvanizado: 2,5 mm de grueso
·
3 mm de
grueso, según VDE 0100
Las placas se entierran en posición vertical. La
arista superior debe quedar, como mínimo, 1 m. por debajo de la superficie del
terreno.
Caso que se requieran varias placas se recomienda
guardar una distancia entre ellas de, por lo menos, 3 m. Las placas enterradas
son el tipo de electrodo menos usado pues, a igualdad de resistencia de
difusión (resistencia de tierra) son los que representan un mayor dispendio en
material.
Electrodos
enterrados horizontalmente
Estos electrodos pueden ser conductores desnudos
como p.e.:
También pueden consistir en combinaciones de
conductores como los descritos en la tabla precedente, unidos en
configuraciones radiales, poligonales, reticulares o combinaciones de estas
figuras.
Los electrodos de forma radial deben ser
regulares, en lo posible, y el ángulo entre dos radios adyacentes no debería
ser inferior a 60º, puesto que las pequeñas separaciones, debido a la
influencia de la parte contraria, contribuyen poco a la reducción la
resistencia de tierra (resistencia de difusión).
Los electrodos son ya eficaces, a efectos de
igualación del potencial, a profundidades de 0,3 a 0,5 m, pero, para evitar que
puedan ser afectados por la posible pérdida de humedad del suelo, por las
heladas o por las labores del terreno, deberán enterrarse a una profundidad de
0,5 a 1m. No obstante, si el terreno presenta una resistividad baja en su capa
superficial, y elevada en las cargas más profundas, se admite reducir a 30 cm
la profundidad de los electrodos.
Electrodos
en la cimentación del edificio
Los electrodos descritos anteriormente pueden
situarse en los patios o en los jardines del edificio, no obstante, a menudo,
ello puede presentar dificultades por lo que puede ser válido el tendido de un
conductor desnudo en el fondo de las zanjas de cimentación del edificio, antes
de empezar el aporte de cemento.
Este conductor debe formar un anillo cerrado que
interese a todo el perímetro del edificio, y si se prevé la necesidad de
disminuir la resistencia de tierra obtenido, el anillo deberá complementarse
conectándole picas adicionales hincadas en el terreno.
Ejemplos de cimentaciones:
Cuando coincidan varios edificios próximos, se
procurará unir entre sí los anillos que forman el electrodo de cada edificio,
con objeto de formar una malla de la mayor extensión posible.
En cuanto al material usado para formar el
anillo-electrodo, se permite elegir entre:
·
Cable rígido
de cobre desnudo de, como mínimo 35 mm2 de sección.
·
Cable de
acero galvanizado de, como mínimo, 95 mm2 de sección.
No obstante es evidente que podrá usarse
cualquiera de los elementos aceptados como electrodos enterrados
horizontalmente.
Línea
de enlace con tierra
La línea de enlace con tierra es el conductor que
une el electrodo o conjunto de electrodos con el punto de puesta a tierra o
borne principal de tierra.
Esta línea será de cobre o de otro metal de alto
punto de fusión y de sección que permita el paso de la máxima corriente de
falta que pueda presentarse sin que se origine una temperatura cercana a la de
fusión del conductor ni ponga en peligro los empalmes o conexiones.
La corriente de falta podrá considerarse de
duración inferior a 2 segundos siempre que lo justifiquen los dispositivos de
corte instalados en el circuito de utilización de la energía.
En cuanto a la sección mínima permisible tenemos:
·
Según el
REBT
·
Según UNE
20460-5-54 / IEC 364-5-54
La unión con el electrodo ha de asegurar el buen
contacto eléctrico. A este efecto, la unión se efectuará con todo cuidado por
medio de: tornillos, remaches, elementos de comprensión o soldadura autógena.
Se prohíbe el empleo de soldaduras de bajo punto de fusión, como estaño, plomo,
o algunas soldaduras de plata.
Cuando el electrodo es la conducción de agua, la
línea de enlace se conectará a la conducción inmediatamente a la entrada de ésta
en el edificio y antes del contador general de agua. Si por razones prácticas
fuera difícil respetar la condición anterior, el punto de conexión podrá
encontrarse después del contador principal de agua y sus accesorios; en este
caso el contador de agua y sus accesorios serán puenteados mediante un
conductor de cobre de, por lo menos 16 mm2 de sección (u otro
conductor de resistencia eléctrica equivalente) dispuesto de forma que el
contador de agua pueda ser montado o desmontado sin necesidad de desmontar el
puente.
La línea de enlace será resistente a la corrosión
química, en especial a los efectos de la humedad.
La parte de línea de enlace con tierra, desnuda y
enterrada en el suelo, se considera que forma parte del electrodo.
Si en una instalación existen tomas de tierra
independientes p.e. entre la toma de tierra del edificio y la de un centro de
transformación, se mantendrá entre las respectivas líneas de enlace un
aislamiento apropiado a las tensiones susceptibles de aparecer entre ellas.
Puntos
de puesta a tierra
Son puntos o elementos de conexión situados fuera
del suelo, en lugar accesible, que sirve de unión entre el electrodo o línea de
enlace de los mismos con otras partes de la instalación de tierra, como p.e.
masas metálicas u otros electrodos.
En toda instalación debe preverse un borne
principal de tierra al que se unirán los conductores siguientes:
·
La línea de
enlace con el electrodo principal.
·
La línea
principal de tierra.
·
Los
conductores de la unión equipotencial principal.
·
La línea de
puesta a tierra funcional, si es necesaria.
Según el REBT, ITC BT 26.3.3, deben situarse
puntos de puesta a tierra en:
·
Los patios
de luces destinados a cocinas y cuartos de aseo.
·
El local o
lugar de centralización de contadores, si lo hubiese.
·
La base de
las estructuras metálicas de los ascensores y montacargas, si los hubiese.
·
El punto de
ubicación de la caja general de protección.
·
En cualquier
local donde se prevea la instalación de elementos destinados a servicios
generales o especiales, y que por su clase de aislamiento o condiciones de
instalación deban ponerse a tierra.
También debe preverse sobre los electrodos, y en
lugar accesible un dispositivo que permita medir la resistencia de tierra
correspondiente. Este dispositivo:
·
Según el
REBT debe incluirse en el borne principal de tierra.
·
Según UNE
20460 / IEC 364 puede estar combinado con el borne principal de tierra, o no.
En servicio normal este dispositivo de medición
estará puenteado, y solo se abrirá momentáneamente por necesidad de revisión o
de medición de la resistencia de tierra. Por ello, su unión debe ser mecánica y
eléctricamente segura, y solo será desmontable necesariamente por medio de un
útil.
Son ejemplos usuales de borne principal de puesta
a tierra combinado con puente de medida, las dos figuras siguientes:
Los puntos o bornes de puesta a tierra serán de
cobre o de otro material de alto punto de fusión que garantice el buen contacto
eléctrico. Si se estima conveniente se protegerán contra la corrosión química
y/o la suciedad mediante pastas y/o envolventes. También se instalarán al
abrigo de agresiones mecánicas.
Se dimensionarán de acuerdo con:
·
La máxima
corriente que pueda presentarse, y su duración.
·
La sección
de las líneas o conductores a conectar.
·
La
resistencia al calor de los elementos próximos.
Algunas normas - como p.e. VDE 0100 - prescriben
que en las uniones donde la presión de contacto se obtiene mediante tornillos,
estos estarán asegurados contra el autoaflojado. Si la unión roscada consiste
en un solo tornillo este tornillo será M10 o mayor.
Línea
principal de tierra
Es la línea conductora que, partiendo del punto
principal de puesta a tierra, constituye la columna vertebral de la red de
tierra que se extiende por todo el edificio. De ella parten las derivaciones
necesarias para la puesta a tierra de las masas, generalmente a través de los
conductores de protección.
Un edificio puede disponer de una o varias líneas
principales de tierra.
Recorrido
El recorrido de la línea principal de tierra será
el más corto posible y sin cambios bruscos de dirección. Podrá seguir por:
·
Los patios
de luces.
·
Canalizaciones
interiores.
·
Las mismas
canalizaciones de las líneas repartidoras.
En este último caso se atenderán las normas
particulares de la empresa distribuidora de energía según el REBT, la línea
principal de tierra estará constituida por conductores de cobre de forma plana
o redonda, aislados o desnudos. Debe disponer de protección mecánica en:
·
Los puntos
en que sea accesible.
·
Los pasos de
paredes, techos, etc.
Sección
Su sección no
será inferior a:
·
½ de la
sección de los conductores de fase de la línea repartidora, supuesta de cobre.
·
16mm2.
·
La sección
de la mayor derivación a soportar.
Otros
materiales
Sin embargo, otras normas permiten otros
materiales además del cobre y no condicionan la sección a las dimensiones de la
línea repartidora del circuito de potencia sino a la previsible intensidad
máxima de cortocircuito. Así, p.e. VDE 0100 y 0141 permiten:
No podrán utilizarse como línea principal de
tierra las tuberías de agua, gas, calefacción, desagües, conductos de
evacuación de humos o basuras, ni las cubiertas metálicas de los cables, tanto
de la instalación eléctrica, como de otros servicios similares. No obstante,
dichos elementos, en general, deberán conectarse a la línea principal de tierra
o al borne de tierra, directamente o a través de sus derivaciones.
No se conectará a la línea la tierra de cubierta
de los cables de telecomunicación (teléfonos, radio, informática, etc.) a no
ser que se haga por o con el consentimiento de los propietarios u operadores de
estos cables.
Las conexiones en los conductores de la línea de
tierra serán realizadas mediante dispositivos de tornillos de apriete, u otros
equivalentes que garanticen una conexión continua y perfecta.
Si la línea de tierra tiene una longitud superior
a 200 m se conectarán a tierra ambos extremos. En otras palabras toda la red
externa de tierra se pondrá a tierra en las cercanías del centro de
transformación y en tantos puntos como sean necesarios para que ninguna masa
quede a más de 200 m de uno de los puntos de puesta a tierra.
Derivaciones
de la línea principal de tierra
Son los conductores que enlazan la línea
principal de tierra con los conductores de protección que conectan con las
masas de los receptores o del edificio. No siempre es necesaria esta
subdivisión pues en ocasiones los conductores de protección enlazan
directamente con la línea de tierra.
En general se dispone de una o más derivaciones
por planta o por división del edifico.
Las derivaciones pueden establecerse en las
mismas canalizaciones de las líneas repartidoras y derivaciones individuales.
Su recorrido será el más corto posible y sin cambios bruscos de dirección.
Como derivaciones podrán ser utilizados, según
UNE 20460 / IEC 364:
·
Conductores
de cables multiconductores.
·
Conductores
aislados o desnudos que posean una envoltura común con conductores activos.
·
Conductores
separados, aislados o desnudos.
· Otros elementos
conductores (p.e. las envolturas, pantallas o armaduras de ciertos cables, y
ciertos conductos y argollas metálicas) que reúnan las condiciones eléctricas
exigidas.
Las condiciones eléctricas exigidas son:
· La
continuidad eléctrica debe asegurarse ante las previsibles agresiones
mecánicas, químicas, y/o electroquímicas, ya sea por construcción, ya sea por
medio de conexiones apropiadas.
·
Sólo podrán
ser desmontadas si se han previsto medidas compensatorias.
·
Que hayan
sido estudiados y adaptados para el uso como derivaciones.
· La
conductancia debe ser, como mínimo, igual o equivalente a la que resulta de la
siguiente tabla, en función de los conductores de fase de la instalación
eléctrica de potencia:
No se usarán como derivaciones de la línea de tierra
las conducciones metálicas de: gas, calefacción, desagües, conductos de
evacuación de humos o basuras, ni las cubiertas metálicas de los cables de
potencia o de otros servicios. No obstante, los citados elementos, en general
deberán conectarse a tierra.
No se conectarán a estas derivaciones los cables
de telecomunicación (teléfono, radio, informática, etc.) a no ser que se haga
por o con el consentimiento de los propietarios u operadores de los mismos.
Nota; El REBT, en su ITC REBT 26.3.4, prohíbe usar,
como conductor de derivación las conducciones metálicas de agua y las cubiertas
metálicas de los cables de la instalación eléctrica de potencia. En cambio, la
norma UNE 20460-5-543.2.1 / IEC 364-5-543.2.1 autoriza su utilización mientras
reúnan las condiciones señaladas primero y sea de acuerdo con la autoridad
competente.
Ninguno de estos elementos conductores debe ser
utilizado como conductor PEN.
Conductores
de protección
Siguiendo el REBT, ITC REBT 18.3.4, entendemos
aquí como conductores de protección, aquellos conductores que unen las masas de
los receptores con la línea principal de tierra, generalmente a través de las
derivaciones de la misma.
La expresión conductor de protección se emplea
con distintos significados, lo que puede dar lugar a algunas confusiones:
· El REBT, en
su instrucción ITC REBT 18 le atribuye el significado de solo una parte de toda
la red no enterrada de tierra, es decir, la parte que une la masa de un
receptor con una de las derivaciones de la línea principal de tierra.
· En cambio,
la norma UNE 20460-5-54/IEC 364-5-54, consideran como conductor de protección
toda la línea que une las masas de los distintos receptores con el borne
principal de tierra, es decir, incluyen también lo que hemos denominado línea
principal de tierra y sus derivaciones.
· No obstante,
es de notar que la misma ITC REBT 18, en su punto 3.4 ya indica que en otros
casos reciben igualmente el nombre de conductores de protección aquellos
conductores que unen las masas:
o
Al neutro de
la red.
o
A un relé de
protección.
Los conductores de protección serán de cobre y
presentarán el mismo aislamiento que los conductores activos. Se instalarán por
la misma canalización que éstos, y su sección, también en función de los
conductores activos, no será inferior a:
Conductores
de unión equipotencial
La unión equipotencial consiste en unir entre sí
todas las masas y elementos conductores de una instalación que sean accesibles
simultáneamente, para evitar que, en cualquier momento puedan aparecer entre
ellas tensiones peligrosas, o sea superiores a 24 V.
Por lo regular, la unión equipotencial comporta
también la unión a tierra. De no ser así, hay la posibilidad de que, ante un
defecto a masa, la unión adquiera un potencial peligroso respecto a tierra y
que este potencial se transmita, a través de los elementos conductores, a
puntos muy separados del punto donde se haya producido el defecto a masa,
incluso lugares donde no exista instalación eléctrica.
En consecuencia la adopción de esta medida de protección
requiere, en cada caso, un análisis previo, y posiblemente el empleo de medidas
complementarias.
El REBT trata de las uniones equipotenciales en
sus ITC REBT 18, 24 y 38.
En cuanto a su sección, la norma UNE
20460-5-547/IEC 364-5-547 específica:
·
Conductor
principal de equipotencialidad:
Sección
no inferior a la mitad del mayor conductor de protección de la instalación, con un mínimo de 6 mm2
o equivalente si es de otro conductor no de cobre.
· Conductor de
equipotencialidad suplementaria:
o
Si une dos
masas, su sección no será inferior a la más pequeña de la de los conductores de
protección de dichas masas.
o
Si une una
masa a un elemento conductor, su sección no será inferior a la mitad de la del
conductor de protección de la masa, con un mínimo de:
2,5
mm2 si dispone de protección mecánica.
4
mm2 si no dispone de protección mecánica.
· Puede servir
de unión equipotencial secundaria la unión de elementos conductores no
desmontables tales como los armazones metálicos, complementados con conductores,
si es necesario.
Continua en: Componentes de los sistemas de puesta a tierra en edificios (y Parte 3ª)
http://imseingenieria.blogspot.com/2018/08/componentes-de-los-sistemas-de-puesta_28.html
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