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LA TOMA DE TIERRA: FUNCIÓN, LÍMITES Y REALIDAD FÍSICA

 La toma de tierra es uno de los elementos más importantes de cualquier instalación eléctrica, ya que es la encargada de garantizar la seguridad de las personas y los bienes frente a fugas de corriente de alta intensidad.

El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) establece en su Artículo 1 que su objeto es fijar las condiciones técnicas y garantías que deben reunir las instalaciones eléctricas conectadas a una fuente de suministro en baja tensión, con el fin de:

A) Preservar la seguridad de las personas y los bienes.
B) Asegurar el correcto funcionamiento de las instalaciones y prevenir perturbaciones en otros servicios.
C) Contribuir a la fiabilidad técnica y a la eficiencia económica.

El Artículo 2 delimita su campo de aplicación a tensiones nominales no superiores a:

• 1.000 V en corriente alterna

• 1.500 V en corriente continua

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Clasificación de defectos según el REBT

La ITC-BT-05 clasifica los defectos en muy graves, graves y leves.

Defectos muy graves

Son aquellos que constituyen un peligro inmediato para personas o bienes, especialmente en relación con:

• contactos directos,

• locales de pública concurrencia,

• locales con riesgo de incendio o explosión,

• locales de características especiales,

• quirófanos y salas de intervención.

Defectos graves

No suponen un peligro inmediato, pero pueden llegar a serlo ante un fallo de la instalación. Entre ellos destacan:

• ausencia de equipotencialidad cuando es requerida,

• inexistencia de medidas contra contactos indirectos,

• falta de continuidad en conductores de protección,

• valores elevados de resistencia de tierra,

• secciones insuficientes de conductores,

• defectos de conexión a masas,

• protección inadecuada frente a cortocircuitos y sobretensiones,

• empleo de materiales no conformes,

• modificaciones no tramitadas conforme a normativa.

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Límites de tensión admisible en tierra

La ITC-BT-18 establece que las tensiones en partes metálicas conectadas a tierra no deben dar lugar a tensiones de contacto superiores a:

• 24 V en locales conductores,

• 50 V en el resto de los casos.

Por tanto, cualquier sistema conectado a la tierra eléctrica debe garantizar el cumplimiento de estos valores.

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Pararrayos y tierra eléctrica: un conflicto físico

Cuando existe una instalación de pararrayos conectada equipotencialmente a la tierra eléctrica, dicha tierra queda automáticamente sometida a las limitaciones del REBT.

El motivo es técnico y bien conocido:

Durante la descarga de un rayo en un pararrayos, la corriente que circula por los bajantes genera:

• sobretensiones por inducción,

• acoplamientos electromagnéticos,

• elevaciones bruscas del potencial de tierra,

• tensiones de paso peligrosas.

En estos instantes, los protectores de sobretensiones (SPD) no resultan efectivos, ya que:

• la sobretensión se origina en altura (cubierta),

• desciende verticalmente por los bajantes,

• y alcanza la toma de tierra antes de que los dispositivos, situados en cuadros eléctricos, puedan actuar.

Cuando los SPD actúan, lo hacen segundos después, cuando la onda ya ha recorrido la instalación.

Como consecuencia, antes, durante y después de una descarga:

• se producen daños indirectos en antenas, amplificadores, equipos electrónicos y placas fotovoltaicas,

• se ven afectadas instalaciones propias y ajenas en un radio proporcional a la intensidad del rayo.

En estas condiciones, la protección electrónica convencional resulta insuficiente, al estar alejada del origen real del fenómeno.

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Degradación de las tomas de tierra

Cada descarga de rayo:

• reduce la vida útil de electrodos, bajantes y conductores,

• provoca intercambios térmicos extremos,

• genera procesos de electrólisis y oxidación,

• evapora la humedad del terreno,

• aumenta progresivamente la resistencia de tierra.

Aplicando la Ley de Ohm:

• Intensidad del rayo: 50.000 A

• Resistencia de tierra “óptima”: 10 Ω

La tensión resultante será del orden de:

500.000 voltios

Estas tensiones explican:

• la degradación acelerada de los electrodos,

• la cristalización del terreno,

• la pérdida progresiva de eficacia de la puesta a tierra.

Por este motivo, el mantenimiento y revisión anual de las tomas de tierra no solo es recomendable, sino esencial para la seguridad de personas y equipos, especialmente en instalaciones con varios pararrayos.

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Influencia del terreno

El comportamiento eléctrico de una toma de tierra depende en gran medida de:

• humedad,

• temperatura,

• mineralización,

• contaminación química del suelo.

Valores orientativos de resistividad del terreno (Ω)

Según tipo de suelo

• Terrenos fértiles y húmedos: ~50

• Terrenos secos compactos: ~500

• Arenas secas / pedregosos: hasta 3.000

Según mineralización

 

• Turba húmeda: 5–100

• Humus: 10–150

• Arcilla plástica: ~50

• Granito / gres: 100–600

• Caliza compacta: 1.000–5.000

 

 

CONSTRUCCIÓN DE LA PUESTA A TIERRA

(SPCR convencional)

La puesta a tierra es el elemento encargado de disipar la corriente del rayo en el terreno y limitar las tensiones peligrosas. Su correcta ejecución es determinante para la seguridad de personas, equipos e instalaciones.

 

Criterios básicos de instalación

• La ubicación del electrodo deberá seleccionarse en el punto más húmedo posible del terreno y lo más cercano al mástil del pararrayos.

• Se garantizará una superficie efectiva de electrodo igual o superior a 1 m², considerando el conjunto electrodo–terreno.

• Los materiales admitidos para electrodos serán:

  • Cobre

  • Aluminio

  • Zinc
    seleccionados en función del tipo de terreno y su agresividad.

• No está permitido el uso de:

  • acero inoxidable,

  • filtros,

  • inductancias,

  • ni elementos que puedan polarizar la toma de tierra o alterar su comportamiento eléctrico.

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Validación eléctrica de la puesta a tierra

Una vez ejecutada la toma de tierra, se verificará su valor eléctrico:

• La resistencia de tierra deberá ser ≤ 10 Ω en condiciones normales.

• Si el valor obtenido es superior:

  • se añadirán nuevos electrodos,

  • o se ampliará la superficie de contacto con el terreno,

  • pudiendo emplearse sistemas de riego por goteo para mantener la humedad del suelo.

• El uso de sales minerales como mejora del terreno será admisible únicamente como complemento, manteniendo una distancia mínima de 2 metros respecto al electrodo para evitar efectos corrosivos prematuros.

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Validación del bajante

Se comprobará la continuidad eléctrica del sistema:

• La resistencia medida entre el cabezal del pararrayos y la toma de tierra deberá ser 0 Ω, garantizando la unión eléctrica directa y sin interrupciones.

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CABLE PERIMETRAL Y ANILLO EQUIPOTENCIAL

(Recomendado en zonas con tránsito de personas)

La instalación de un cable perimetral y anillo equipotencial se recomienda especialmente cuando existan:

• jardines,

• piscinas,

• zonas húmedas,

• áreas de tránsito de personas.

Objetivo

Eliminar o minimizar las tensiones de paso peligrosas que puedan aparecer en el terreno durante un impacto de rayo externo al radio de protección del SPCR.

 

Especificaciones de instalación

• Se instalará un cable de cobre desnudo con sección mínima ≥ 35 mm².

• El cable se enterrará a una profundidad comprendida entre 25 y 35 cm.

• Se colocarán jabalinas de cobre de 1 metro de longitud, separadas entre sí cada 10 metros.

• Se realizará la unión equipotencial de todas las masas metálicas situadas dentro del anillo, tales como:

  • vallas,

  • antenas,

  • puertas metálicas,

  • farolas,

  • barandillas,

  • estructuras metálicas accesibles.

• Cada conexión secundaria se realizará con conductor de cobre de sección ≥ 2,5 mm².

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Validación eléctrica del sistema equipotencial

Una vez finalizada la instalación:

• Se verificará que la resistencia medida entre cualquier elemento metálico conectado y la puesta a tierra sea 0 Ω.

• Esta comprobación garantizará la correcta equipotencialización del conjunto y la ausencia de diferencias de potencial peligrosas.