¿Existe una normativa específica que reconozca el uso de la soldadura exotérmica en la ejecución de sistemas de puesta a tierra? ¿Y normas que apliquen al diseño y verificación de las propias tomas de tierra? La respuesta es sí en ambos casos. Las principales normas internacionales aluden de forma expresa a la soldadura exotérmica como método de unión válido, precisamente por la fiabilidad y durabilidad que garantiza frente a otras soluciones. Y en cuanto a los sistemas de puesta a tierra, la normativa abarca todo el ciclo: desde la medición de la resistividad del suelo mediante un estudio geoeléctrico, hasta los requisitos de seguridad, dimensionado, montaje y verificación periódica.
Las tomas de tierra se han convertido en un elemento imprescindible de cualquier instalación eléctrica. De su estado general dependen múltiples variables que pueden afectar tanto al rendimiento como a la duración de los equipos conectados a la red eléctrica como, en última instancia, la seguridad de las personas que se encuentran en dichas instalaciones y sus alrededores.
La norma IEC 60364 es el estándar internacional para instalaciones eléctricas de baja tensión en edificios, que define los requisitos de seguridad, diseño, montaje y verificación para evitar descargas eléctricas e incendios. En sus diferentes partes, define los requisitos de los conductores de tierra, equipotencialidad, secciones mínimas y métodos de conexión (IEC 60364-5-54), además de incluir, por ejemplo, especificaciones para instalaciones concretas, tales como plantas solares fotovoltaicas (IEC 60364-7-712). La IEC 60364, al igual que otras normas internacionales, sirve como estándar para normas y reglamentos en todos los países, pero no es obligatoria ni implica la anulación de las normas propias de los países.
La norma IEEE 81 (IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System) es la guía de referencia global para medir la resistividad del suelo, la impedancia de puesta a tierra y los potenciales superficiales en sistemas eléctricos. La medición de la resistividad del suelo mediante un estudio geoeléctrico es un paso que marca la diferencia en la ejecución de un sistema de toma de tierra eficiente desde el minuto cero.
Los sistemas de protección contra el rayo (SPCR) deben tener su propia toma de tierra, independiente del sistema de puesta a tierra general, y las características que debe poseer su instalación están recogidas en la norma internacional IEC 62305 y sus diferentes transposiciones nacionales.
Normativa sobre soldadura exotérmica
La soldadura exotérmica, conocida también como soldadura aluminotérmica, es un proceso que consigue la unión molecular entre los materiales a soldar a través de un metal de aporte. En el caso de las tomas de tierra el metal es cobre fundido, el cual provoca la fusión total o parcial de los extremos de dichas piezas. Dado que el cobre resultante de la reacción presenta un alto grado de pureza y genera un sólido de mayor sección que el propio conductor, las propiedades eléctricas de la unión igualan e incluso superan las del conductor original. Esto se traduce en una mayor durabilidad y una elevada resistencia al desgaste, cualidades indispensables para conseguir un sistema de puesta a tierra eficiente y fiable.
Este tipo de soldadura se prescribe como tal en normativas nacionales e internacionales. Si bien no es el único tipo que se contempla en estos reglamentos, sus características superiores frente a otro tipo de uniones sí que la convierten en la opción más recomendable.
La norma IEC 60364-5-54, dedicada a las instalaciones de puesta a tierra y conductores de protección en instalaciones eléctricas de baja tensión, alude de forma expresa a la soldadura exotérmica como método válido para la ejecución de determinadas conexiones en sistemas de tierra. El apartado 542.2.8 establece que, cuando una toma de tierra esté formada por varias partes que deban conectarse entre sí, dicha conexión puede realizarse mediante soldadura exotérmica, conectores de presión, abrazaderas u otros conectores mecánicos adecuados. Del mismo modo, el apartado 542.3.2 indica que la conexión entre el conductor de tierra y el electrodo debe estar correctamente ejecutada y ser eléctricamente satisfactoria, citando de nuevo la soldadura exotérmica como una de las soluciones admitidas.
El proceso de soldadura exotérmica debe realizarse siempre de la forma más segura para el trabajador que la ejecuta. Apliweld® Secure+ de Aplicaciones Tecnológicas cuenta con un sistema electrónico a distancia que permite que la persona que realiza la soldadura se encuentre a una distancia segura durante la ignición. En España, concretamente, la NTP 1028 recomienda este tipo de ignición como medida de seguridad laboral.
Apliweld® Secure+ también cumple con la certificación norteamericana UL 467 Grounding and bonding equipment, específica para uniones utilizadas en sistemas de puesta a tierra y que refleja la fiabilidad de dichas uniones. Para conseguir este distintivo de calidad y seguridad que emite Underwriters Laboratories (UL), las conexiones realizadas por la soldadura exotérmica de Aplicaciones Tecnológicas han pasado por un ensayo de corriente y un severo test mecánico que consta de dos partes: una prueba de torsión y otra de tracción.
Normativa sobre tomas de tierra
Los proyectos de sistemas de puesta a tierra también deben seguir ciertos requerimientos normativos para que puedan cumplir su principal función. Estos están recogidos, principalmente, en la norma IEC 60364-5-54.
Esta norma, en los apartados 542.1, 542.2, 542.3 y 542.4, complementados por los apartados 543 y 544, define que un sistema de puesta a tierra general debe ser fiable, duradero, resistente a la corrosión y a los esfuerzos mecánicos, dimensionado según las condiciones del terreno y las corrientes previsibles, correctamente unido mediante conexiones eléctricamente satisfactorias —entre ellas, la soldadura exotérmica— y conectado a una barra principal de tierra que integre la protección y la equipotencialidad de la instalación.
En España, la ITC-18 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) recoge dimensiones mínimas para electrodos como picas, placas y conductores desnudos, regula las instalaciones de puesta a tierra con el objetivo de limitar las tensiones que puedan aparecer en las masas metálicas, asegurar la actuación de las protecciones y reducir el riesgo derivado de una avería eléctrica.
Esta instrucción establece que la instalación debe evitar diferencias de potencial peligrosas en el edificio y su entorno, permitir el paso a tierra de las corrientes de defecto o de origen atmosférico y mantener su resistencia de puesta a tierra a lo largo del tiempo. Para ello, contempla electrodos como barras, tubos, pletinas, conductores desnudos, placas, anillos, mallas metálicas o armaduras de hormigón enterradas, y exige que los materiales y la ejecución no vean comprometida su resistencia mecánica y eléctrica por efecto de la corrosión.
Además, la Guía Técnica de aplicación de la ITC-BT-18 recomienda dimensiones mínimas para los electrodos y considera eléctricamente correctas las conexiones realizadas, entre otros métodos, mediante soldadura exotérmica, siempre que no dañen ni a los conductores ni a los electrodos de tierra.
Los proyectos de sistema de puesta a tierra de Aplicaciones Tecnológicas S.A. están especialmente diseñados para cumplir con todos los requerimientos que debe cumplir una toma de tierra preparada para la industria 4.0. Esto incluye, en la fase de diseño, la realización de un estudio geoeléctrico del subsuelo. Este estudio permite su caracterización eléctrica, mediante la determinación del número de estratos, su espesor y la resistividad de cada uno. La medición de la resistividad permite estimar la resistencia de la puesta a tierra de una estructura o un sistema y de los gradientes de potencial incluyendo voltajes de paso y de contacto. Por otra parte, favorece el cálculo del acoplamiento inductivo entre circuitos de potencia y comunicación cercanos, así como el diseño de sistemas de protección catódica.
La medición de la resistividad se basa en la inyección de corriente entre dos electrodos externos y la medición de potencial entre otros dos internos, la relación entre el potencial y la corriente, permite la obtención de un valor de resistividad que se conoce como resistividad aparente, al separar los electrodos entre sí, se obtiene una curva de variación de la resistividad aparente con la separación entre los electrodos. La interpretación de estas curvas permite obtener la estratificación del terreno. Existen diversos métodos de medida de la resistividad, pero los más usados son la configuración de Wenner y la de Schlumberger. La metodología que siguen los estudios geoeléctricos de Aplicaciones Tecnológicas S.A. se fundamenta en los procedimientos que estandariza la IEEE 81.
Normativa referente a tomas de tierra de pararrayos
Los sistemas de protección contra el rayo (SPCR) cumplen la función principal de proteger edificios y estructuras de los efectos destructivos de las descargas atmosféricas conduciendo la corriente hacia la tierra.
Aunque la estructura a proteger ya cuente con un sistema de toma de tierra, la norma internacional IEC 62305 y sus transposiciones nacionales establecen que los SPCR deben contar con su propia toma de tierra. Esta normativa establece también que debe disponerse de una toma de tierra por cada conductor de bajada, con el número de electrodos que determine el nivel de protección exigido y el tipo de disposición elegida (tipo A o tipo B), según la IEC 62305-3. Esta debe estar unida a la toma de tierra general mediante una vía de chispas cuando no se puede hacer de forma directa y con una resistencia exclusiva inferior a 10 ohmios. Además, siempre deben de estar orientadas hacia el exterior del edificio.
