La toma de tierra es una parte fundamental e imprescindible de un sistema eléctrico. Pese a no ser un elemento visible, el sistema de puesta a tierra es de vital importancia para la seguridad de las personas y los equipos, ya que protege de diferencias de potencial peligrosas que pueden resultar en daños personales y materiales.
La función de la toma de tierra en una instalación eléctrica es disipar en el terreno las intensidades de corriente de cualquier naturaleza que se puedan originar, ya sea de corrientes de defecto, a frecuencia industrial, o debidas a descargas atmosféricas.
La circulación de corrientes por la toma de tierra puede originar la aparición de diferencias de potencial entre ciertos puntos. Por ejemplo, entre la instalación de toma de tierra y el terreno que la rodea, o entre dos puntos del mismo. Debe diseñarse la instalación de puesta a tierra para que, incluso con la aparición de diferencias de potencial importantes, se pueda garantizar la seguridad para las personas y la instalación.
Para un adecuado funcionamiento, cumpliendo cualquiera de las funciones anteriores, el sistema de puesta a tierra debe tener una baja resistencia para que no se produzca un aumento de voltaje excesivo.
En este paso, el estudio geoeléctrico del subsuelo permite establecer la configuración óptima del sistema de toma de tierra a proyectar. La medida de resistividad del terreno posibilita determinar la disposición, profundidad, número y tipo de elementos necesarios según los requerimientos de seguridad y funcionales.
En lo referente a los sistemas de protección contra el rayo (SPCR), también es imprescindible garantizar una buena dispersión de la corriente en la toma de tierra. Al recibir la corriente del rayo, la energía acumulada provoca grandes diferencias de potencial en el suelo, capaces incluso de electrocutar a una persona por la diferencia de potencial existente entre sus pies.
Toma de tierra: ¿Por qué es tan importante una correcta instalación?
La toma de tierra es indispensable en una instalación eléctrica para garantizar la seguridad y evitar consecuencias graves a personas y equipos. Una correcta conexión a tierra física proporciona a las corrientes una ruta segura y evita que esas corrientes encuentren rutas no deseadas que podrían provocar daños.
La instalación de un sistema de puesta a tierra incorrecta supone un riesgo para las personas
Esta diferencia de potencial entre dos puntos en la superficie, en concreto entre los dos pies separados de una persona, se denomina “tensión de paso”. Además de esta tensión, aparece también la llamada “tensión de contacto”, que es la diferencia de potencial que soporta una persona cuando está en contacto con un electrodo, equipo o parte metálica en tensión y sus pies están sobre una superficie no aislada.
Estas diferencias de potencial dan lugar a una corriente que circula por el cuerpo, causando importantes lesiones. Los daños que puede sufrir una persona según la intensidad de la corriente que circula por su cuerpo están bien estudiados en el caso de frecuencia industrial (la habitual del suministro eléctrico):
- Con una intensidad eficaz de 3-15 mA se observa en el cuerpo humano dificultad en el movimiento, incluso llegando a la contracción y agarrotamiento de los músculos (tetanización).
- Con una intensidad de 15-25 mA y un contacto de minutos se observan dificultades respiratorias y contracciones.
- Con una intensidad de 25-50 mA y un contacto de segundos se observa fuerte tetanización, alteraciones cardíacas e inconsciencia.
- Con una intensidad entre 50-5000 mA se produce en el cuerpo humano fibrilación ventricular e inicio de electrocución.
- Con una intensidad superior a 5000 mA se produce paro cardíaco irreversible y quemaduras.
En el caso de la corriente del rayo la duración es mucho más corta. Sin embargo, teniendo en cuenta que la corriente del rayo alcanza picos del orden de decenas de kiloamperios (10 000 000 mA), una pequeña parte puede causar importantes daños.
Sistema de aterramiento adecuado para proteger las instalaciones
Un correcto sistema de puesta a tierra permite proteger las instalaciones dando un camino de baja impedancia. Una instalación eléctrica sin toma de tierra, o con una instalación inadecuada, pone en riesgo los equipos eléctricos, los cableados y los cuadros eléctricos, pudiendo provocar un calentamiento que desencadene un incendio.
Mejorar la calidad de la señal minimizando el ruido electromagnético
En instalaciones eléctricas industriales, la falta de una toma de tierra adecuada puede provocar ruido electromagnético. Las posibles consecuencias son fallos en las medidas de los sensores, reseteo de los ordenadores, pérdida de comunicaciones, etc.
Establecer un potencial de referencia equipotencializando el sistema
Si falla la toma de tierra como tensión de referencia en el sistema eléctrico, se produce una tensión variable que puede generar sobretensiones permanentes (con una duración de varios ciclos), con los consiguientes riesgos de daños en equipos e incendios eléctricos.
Toma de tierra: monitorización inteligente para conseguir su funcionamiento óptimo
El incremento de electrónica sensible, resultado del avance tecnológico, implica una mayor dependencia del sistema de puesta a tierra. Además, la toma de tierra proporciona información de funcionamientos anómalos no solo de la instalación eléctrica sino también de los equipos conectados a ella. SMART EARTHING MONITORING SYSTEM es la solución tecnológica para optimizar la seguridad y eficiencia operativa-financiera de los activos conectados al sistema de puesta a tierra.
SMART EARTHING MONITORING SYSTEM realiza la monitorización centralizada de sistemas de toma de tierra mediante sensores inteligentes distribuidos en puntos de control seleccionados. A través de ellos, evalúa el estado de la instalación a intervalos regulares y programables, garantizando la seguridad y continuidad del servicio.
Este sistema inteligente facilita la gestión óptima de la instalación eléctrica en términos de excelencia operativa, minimización de riesgos y eficiencia financiera.
Tomas de tierra: normativa en una instalación eléctrica
En lo que se refiere a normativa sobre tomas de tierra, existen normativas nacionales en concordancia con las normas internacionales y, a su vez, cada compañía eléctrica tiene sus propias normativas.
Internacionalmente, se emplean las siguientes normas y estándares:
Normativa internacional para Sistemas de Puesta a Tierra
ANSI / IEEE Standard 81: Guía para la medición de Resistencias de Tierra, Impedancias de Tierra y Potenciales de Superficie de Tierra en Sistemas de Aterramiento.
Normativa internacional para Subestaciones eléctricas de media y alta tensión
ANSI / IEEE Standard 80: Guía para Seguridad en Aterramientos de subestaciones AC.
Normativa de toma de tierra específica para protección contra el rayo
Las normas de protección contra el rayo IEC 62305- 3, NF C 17-102:2011 o UNE 21186:2011, según el ámbito en el que actúan, indican que las puestas a tierra han de tener un valor óhmico bajo (inferior a 10 Ω cuando se realiza la medición a baja frecuencia aislada de cualquier elemento conductor).
Como se ha visto, una correcta toma de tierra es esencial para acometer con garantías cualquier instalación eléctrica. Aplicaciones Tecnológicas ofrece multitud de soluciones para conseguir una eficaz dispersión de la corriente, incluso en situaciones de terrenos con resistividad elevada.
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