Sistemas de puesta a tierra
La puesta a tierra, también llamada toma de tierra, es uno de los elementos más importantes de cualquier instalación eléctrica. Un sistema de puesta a tierra bien diseñado protege a las personas frente a descargas, evita daños en los equipos y mantiene estable la red eléctrica.
¿Qué es una puesta a tierra?
Una puesta a tierra es la unión eléctrica directa, sin fusibles ni otras protecciones intermedias, entre determinadas partes de una instalación y uno o varios electrodos enterrados en el terreno. Gracias a ella, las corrientes de defecto y las de origen atmosférico (rayos) se disipan en el suelo por un camino de baja resistencia.
En la práctica, una instalación de puesta a tierra cumple tres funciones: limitar la tensión que pueden alcanzar las masas metálicas, asegurar que actúen las protecciones cuando hay un fallo y dar a los equipos una referencia de potencial estable.
CÓMO SE COMPONE
Red de tierras: partes de una instalación de puesta a tierra
La red de tierras es el conjunto de electrodos, conductores y conexiones que forman la instalación de puesta a tierra. Según la ITC-BT-18 del REBT y la norma IEC 60364-5-54, tiene cuatro partes:
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Toma de tierra (electrodo)
El electrodo de puesta a tierra (pica, placa, conductor enterrado o electrodos especiales de grafito o Picrón) en contacto directo con el terreno. Su tipo, número y profundidad dependen de la resistividad del suelo.
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Conductor de tierra
Une los electrodos con el borne principal de tierra. Se dimensiona para soportar la corriente de defecto y resistir la corrosión del terreno durante toda la vida de la instalación.
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Borne principal de tierra
El punto donde confluyen el conductor de tierra, los conductores de protección y los de equipotencialidad. Permite separar la toma de tierra para medir su resistencia.
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Conductores de protección y equipotenciales
Llevan la tierra hasta cada masa metálica y cada equipo, y unen entre sí los elementos conductores para que no aparezcan diferencias de potencial peligrosas.
SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
Servicio de diseño e instalación de sistemas de puesta a tierra
En Procainsa llevamos más de 30 años diseñando e instalando sistemas de puesta a tierra para instalaciones industriales, energéticas e infraestructuras críticas. Cada proyecto parte de un estudio de resistividad del terreno y se adapta a la normativa aplicable — REBT, IEC 60364 o la específica del sector — para garantizar una solución duradera y segura.
¿Qué incluye nuestro servicio?
Desde el estudio previo hasta la puesta en marcha, gestionamos todas las fases del proyecto:
- Estudio de resistividad del terreno
- Diseño del sistema
- Instalación de electrodos
- Verificación y medición
- Documentación técnica
Sectores en los que trabajamos
Tenemos experiencia en proyectos de puesta a tierra en entornos especialmente exigentes:
- Refinerías, parques de tanques y plantas petroquímicas
- Parques eólicos y plantas fotovoltaicas
- Centros de datos y telecomunicaciones
- Edificación industrial y terciaria
- Infraestructuras portuarias y ambientes marinos
FUNCIONES DE LA PUESTA A TIERRA
Tierra de protección y tierra de servicio
En una instalación conviven dos funciones de puesta a tierra. La tierra de protección conecta las masas metálicas (carcasas, estructuras, cuadros) para proteger a las personas. La tierra de servicio conecta a tierra un punto del propio sistema eléctrico, normalmente el neutro del transformador, o da la referencia que necesitan los equipos para funcionar.
En los centros de transformación se ejecutan por lo general como tierras separadas, según la ITC-RAT 13. En baja tensión pueden ser independientes o combinarse, según el esquema de la instalación.
Tierra de protección
Une a tierra las partes metálicas que no están en tensión, pero que podrían estarlo por un fallo de aislamiento: carcasas, bastidores, estructuras y tuberías metálicas. Junto con el diferencial o el interruptor automático, evita que alguien quede expuesto a una tensión de contacto peligrosa.
Tierra de servicio o funcional
Conecta a tierra el neutro del transformador o del generador y fija el potencial de referencia del sistema. Como tierra funcional, garantiza el buen funcionamiento de equipos sensibles, como los de telecomunicaciones y los centros de datos, donde es vital una operación estable y sin interrupciones.
Puesta a tierra combinada
Reúne la función de protección y la de servicio en una misma red de tierras equipotencial. Es la solución habitual en instalaciones que necesitan las dos, como hospitales, centros de control de tráfico aéreo o plantas industriales con equipos electrónicos, siempre que el cálculo de tensiones de paso y contacto lo permita.
ESQUEMAS Y ELECTRODOS
Tipos de puesta a tierra
Las puestas a tierra se clasifican de dos maneras: por cómo se conectan a tierra el neutro y las masas (el esquema de conexión) y por el tipo de electrodo que se entierra. Las dos decisiones se toman en el diseño y condicionan las protecciones, el coste y la vida útil de la instalación.
Según el esquema de conexión: TT, TN e IT
La primera letra indica cómo se conecta el neutro a tierra (T: directamente; I: aislado o a través de una impedancia) y la segunda, cómo se conectan las masas (T: a una toma de tierra propia; N: al neutro). Así lo recogen la ITC-BT-08 del REBT y la IEC 60364.
| Esquema | Neutro | Masas de la instalación | Protección habitual | Uso típico |
|---|---|---|---|---|
| TT | Conectado a tierra | A una toma de tierra propia, independiente de la del neutro | Interruptores diferenciales | Red de distribución pública en baja tensión en España: viviendas, comercios y pequeña industria |
| TN (TN-S, TN-C y TN-C-S) | Conectado a tierra | Unidas al neutro mediante el conductor de protección (separado, combinado o mixto) | Interruptores automáticos o fusibles, y diferenciales en TN-S | Industria y edificios con centro de transformación propio |
| IT | Aislado de tierra o conectado a través de una impedancia | Conectadas a tierra | Vigilante de aislamiento: el primer defecto no corta el suministro | Quirófanos, procesos continuos y minería |
Según el electrodo de puesta a tierra
| Electrodo | Puntos fuertes | Dónde se usa |
|---|---|---|
| Placas-estrella y planchas | Valores de resistencia aceptables en terrenos de alta resistividad, que mejoran cuando el terreno se compacta y se mantienen estables de 5 a 10 años | Terrenos de alta resistividad, con pozo o zanja de 2 a 3 m³ y tratamiento del terreno |
| Picas o jabalinas | Instalación rápida por hincado y valor de resistencia inmediato; la corrosión del acero hace que empeore pronto | Instalaciones sencillas en terrenos favorables |
| Grafito rígido | No le afecta la corrosión como a los metales; valores estables en el tiempo, similares o mejores que los de las placas | Puestas a tierra de alta fiabilidad |
| Picas de zinc | Protegen catódicamente las redes de acero galvanizado y evitan los pares galvánicos con el cobre | Refinerías, parques de tanques de combustible y estructuras de acero enterradas |
| Electrodos de Picrón | Vida útil de más de 30 años, con una degradación mínima por corrosión | Puestas a tierra profundas, terrenos pantanosos, nivel freático alto y ambientes marinos |
| Soleras de edificación (Picrón y acero galvanizado) | Evitan los pares galvánicos entre el cobre y el acero del mallazo | Grandes edificios con plantas bajo el nivel freático |
NORMATIVA
Normativa de puesta a tierra: REBT, IEC 60364-5-54 y NFPA 70
El diseño y la instalación de una puesta a tierra deben cumplir la normativa del país y del sector. Estas son las tres referencias con las que más trabajamos:
ESPAÑA
REBT (ITC-BT-18)
El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión regula las instalaciones de baja tensión en España. Su ITC-BT-18 fija cómo deben ejecutarse las puestas a tierra, y la ITC-BT-08, los esquemas de conexión.
INTERNACIONAL
IEC 60364-5-54
La norma internacional para la selección y el montaje de las instalaciones de puesta a tierra y de los conductores de protección en baja tensión. Es la base de muchas normativas nacionales.
EE. UU. Y LATINOAMÉRICA
NFPA 70 (NEC)
El código eléctrico de referencia en Estados Unidos y en buena parte de Latinoamérica. Su artículo 250 regula la puesta a tierra (grounding) y el enlace equipotencial (bonding).
Electrodos de puesta a tierra: tipos y aplicaciones
Placas-estrella y planchas
Las puestas a tierra mediante placas-estrella, planchas o similares, se instalan en tiestos artificiales basados en la apertura de un pozo o zanja de 2 a 3 m³ y relleno mediante tierra vegetal y otros aditivos para disminuir la resistividad del terreno (tratamiento Ledoux).
Los valores de resistencia eléctrica de puesta a tierra obtenidos en estas instalaciones pueden considerarse como aceptables para terrenos de alta resistividades. Debido a la falta de compactación del suelo, estos valores tienden a mejorar un tiempo después de su instalación, manteniéndose estables durante un plazo que oscila entre 5 y 10 años.
Jabalinas o picas convencionales
Las picas o jabalinas constituyen el sistema más extendido de puestas a tierra debido a su fácil instalación. Considerando que la introducción de estas se realiza por hincado, los valores de resistencia de puesta a tierra son obtenidos de forma inmediata, y son mejores a los del sistema de placa.
No obstante, estos valores deben entenderse como exclusivamente circunstanciales, ya que por efecto de la corrosión sobre el acero, la velocidad de pérdida de la resistencia inicial es muy rápida, y más aún, cuando la calidad de los recubrimientos de cobre o zinc ha ido reduciéndose o se deterioran durante el proceso de hincado.
Electrodos de grafito rígido
La conformación del electrodo de grafito rígido en forma de ánodo, con un activador-conductor de relleno para la mejora de la intimación con el terreno, hace que este sistema de puesta a tierra, sea de alta fiabilidad. Al tratarse de un electrodo constituido enteramente por grafito, no se encuentra afectado intensamente por la corrosión a diferencia de lo que ocurre con los metales.
En cuanto a los valores de resistencia remota en puesta a tierra en suelos de diferentes resistividades, su comportamiento es muy similar o incluso mejor al de las placas estrella, y mucho mejor al de las jabalinas convencionales. Paralelamente, la evolución de estos valores con el paso del tiempo, es inmejorable dada su baja velocidad de desgaste por corrosión, y por tanto su vida útil es en principio ilimitada en comparación con los sistemas tradicionales. Así, la propia naturaleza del electrodo, sus dimensiones y el activador conductor envolvente, hacen que este no necesite ningún mantenimiento (regado o mineralizado) tan frecuente en los demás sistemas.
Por todas estas características, el electrodo de grafito rígido es el ideal para puestas a tierra superficiales y profundas ya que garantizan su larga durabilidad y un rendimiento más que aceptable.
Picas de zinc
Las picas de Zinc constituyen una solución ideal para la protección catódica contra la corrosión de los sistemas de puesta a tierra cuando éstos están constituidos por conductores de acero galvanizado. Previenen además los pares galvánicos tan frecuentes en sistemas de puesta tierra de estructuras de acero (tanques enterrados, o bases de tanques aéreos) frente a conductores de cobre desnudo.
Las recientes normas MIE-ITC-01 y MIE-ITC-02 obligan a la instalación de puestas a tierra con conductor de acero galvanizado (o cobre aislado) y picas de Zinc en refinerías y parques de tanques de almacenamiento de combustibles. Estas consideraciones técnicas son extensibles a instalaciones como gasolineras (MIE-ITC-04), plantas químicas, etc.
Las principales características de estas picas son:
- Buen rendimiento por su baja resistencia eléctrica.
- Gran superficie de dispersión y buena intimación con el terreno ya que se presentan con
saco relleno de activador-conductor en base bentonítica. - Fácil manipulación y fácil instalación por cualquier usuario.
- Posibilidad de determinar su estado de degradación sin desenterrarlas.
Electrodos de Picrón
Los electrodos de PICRÓN han sido diseñados para sistemas de puesta a tierra de altas prestaciones, especialmente para puestas a tierra profundas o semiprofundas, en terrenos pantanosos, con niveles freáticos altos (zonas deltaicas) e incluso en aguas muy agresivas (ambientes marinos o directamente en agua de mar), para instalaciones eléctricas de alta y baja tensión, pararrayos, y equipamientos informáticos o de robótica.
Los electrodos de PICRÓN pueden considerarse el sistema de puesta a tierra de mayor garantía y estabilidad del mercado.
Sus principales características son:
- Duración ilimitada (vida >30 años), debido a su mínima degradación por corrosión.
- Pueden utilizarse bajo forma de electrodos únicos o electrodos en cadena, para instalación en perforaciones verticales desde diámetros de 160 x 3000 mm, o bien pueden instalarse
directamente depositados sobre sedimentos marinos.
Nulo mantenimiento, pues no requieren regados periódicos para establecer su conductividad
Puestas a tierra para soleras de edificaciones
Preguntas frecuentes sobre los sistemas de puesta a tierra
¿Cuál es la diferencia entre puesta a tierra y toma de tierra?
Puesta a tierra y toma de tierra son dos términos que designan el mismo concepto: la conexión eléctrica entre una instalación y el suelo para disipar corrientes de falla y proteger a personas y equipos. La diferencia es únicamente terminológica y geográfica.
Puesta a tierra es el término predominante en España y está recogido en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT). Toma de tierra se usa como sinónimo en algunos contextos normativos y es más frecuente en ciertos países de Latinoamérica.
En la práctica, ambas expresiones se refieren al mismo sistema: electrodos enterrados, conductores de protección y conexiones equipotenciales que garantizan la seguridad de la instalación.
¿Con qué frecuencia debo inspeccionar mi sistema de puesta a tierra?
¿Cómo afecta el clima a los sistemas de puesta a tierra?
¿Qué hacer si el sistema de puesta a tierra falla?
¿Es costoso instalar un sistema de puesta a tierra?
¿Cuáles son los riesgos de no tener un sistema de puesta a tierra adecuado?
¿Existen soluciones caseras para mejorar la puesta a tierra de mi hogar?
¿Qué valor de resistencia de puesta a tierra es aceptable?
Depende de la instalación. El REBT no fija un único valor: exige que ninguna masa pueda alcanzar una tensión de contacto superior a 24 V en locales húmedos o a 50 V en el resto, teniendo en cuenta el diferencial instalado. Como referencia, la ITC-BT-26 recomienda no superar 15 Ω en edificios con pararrayos y 37 Ω en edificios sin pararrayos. En instalaciones industriales, el valor objetivo se calcula en el diseño a partir de la resistividad del terreno.
¿Cómo se mide la resistencia de una puesta a tierra?
Con un telurómetro, normalmente por el método de caída de potencial: se hace circular una corriente entre el electrodo y una pica auxiliar y se mide la tensión con una segunda pica situada a unos dos tercios (62 %) de esa distancia. Se mide con el electrodo separado de la instalación en el borne principal de tierra o, si no se puede desconectar, con pinza. En Procainsa medimos, registramos y documentamos los valores en cada revisión.