Uniones a tierra

7.8 Tomas de tierra

Introducción

Dentro de las instalaciones eléctricas en locales de características especiales, la correcta implementación y gestión de las tomas de tierra es fundamental para garantizar la seguridad, la protección contra descargas eléctricas y el correcto funcionamiento de los sistemas. La toma de tierra, también conocida como puesta a tierra, constituye un elemento esencial en el sistema de protección de una instalación eléctrica, permitiendo derivar corrientes no deseadas hacia la tierra y evitar riesgos para las personas y los equipos. En este apartado se abordarán en profundidad los conceptos, tipos, requisitos y buenas prácticas relacionadas con las tomas de tierra en estos entornos especializados, considerando normativa vigente, fundamentos científicos y aspectos técnicos específicos.

El conocimiento preciso y la correcta ejecución de las tomas de tierra son imprescindibles para cumplir con las normativas de seguridad, prevenir accidentes y asegurar la continuidad del servicio eléctrico. La importancia práctica radica en que una puesta a tierra bien diseñada y mantenida minimiza riesgos asociados a fallos o averías, además de facilitar la detección y localización de problemas eléctricos. Desde un punto de vista teórico, la puesta a tierra se fundamenta en principios físicos relacionados con la conductividad eléctrica y la disipación de energía en el suelo. La integración adecuada con otros elementos del sistema de protección, como los conductores de protección y los sistemas equipotenciales, refuerza la seguridad global del edificio o local técnico.

Marco Teórico y Fundamentos

Definiciones y conceptos clave

La toma de tierra, también conocida como puesta a tierra, se define como la conexión intencionada de partes metálicas o sistemas eléctricos a un electrodo conductor que está en contacto con el suelo. El objetivo principal es garantizar que dichas partes no alcancen potenciales peligrosos en caso de fallos o cortocircuitos.

El sistema de puesta a tierra comprende todos los elementos que conforman esta conexión, incluyendo el electrodo (toma), conductores, bornes y accesorios necesarios para mantenerla en condiciones óptimas.

Por otro lado, el electrodo de tierra es el elemento conductor que se introduce en el suelo para dispersar corrientes hacia la Tierra. Los conductores de protección son aquellos que conducen las corrientes no deseadas hacia el electrodo para evitar que las partes metálicas permanezcan a potencial peligroso.

Fundamentos científicos y técnicos

Desde un punto de vista físico, la puesta a tierra aprovecha la alta conductividad eléctrica del suelo para disipar corrientes eléctricas peligrosas. La resistencia de puesta a tierra (R_T) es un parámetro fundamental que determina la eficiencia del sistema; cuanto menor sea R_T, mayor será la capacidad del sistema para disipar corrientes sin elevar peligrosamente el potencial en las partes metálicas.

La ley de Ohm establece que I = V / R, por lo que una resistencia baja permite que corrientes elevadas puedan circular sin generar potenciales peligrosos. La normativa vigente especifica valores máximos permitidos para R_T, generalmente en torno a 10 Ω o menos, dependiendo del tipo de instalación y su uso.

Además, el proceso físico involucra fenómenos electroquímicos en el suelo, donde factores como humedad, temperatura, composición mineralógica y resistividad influyen en la conductividad. Por ello, el diseño adecuado requiere análisis geotécnico previo para determinar las características del terreno y seleccionar los materiales adecuados.

Desarrollo teórico: componentes y diseño

El diseño correcto de una toma de tierra implica seleccionar un electrodo adecuado (varillas, placas o mallas) y dimensionar los conductores que conectan estos electrodos con los puntos críticos del sistema eléctrico. La elección del material del electrodo (cobre, acero galvanizado) debe considerar resistencia a la corrosión y compatibilidad con el suelo.

Para mejorar la eficiencia del sistema, se emplean técnicas como:

• Múltiples electrodos conectados en paralelo: disminuyen R_T.
• Sistemas radiales o mallas enterradas: distribuyen mejor la corriente dispersada.
• Pintura conductora o compuestos especiales: aumentan la conductividad superficial del electrodo.

El método estándar para determinar R_T implica mediciones in situ mediante técnicas como el método fall-off o el método trifásico, garantizando así que los valores cumplen con los requisitos normativos antes de poner en servicio la instalación.

Relaciones y contexto normativo

La normativa vigente establece requisitos específicos para las tomas de tierra en locales especiales. Por ejemplo:

• NORMA UNE 21186: especifica criterios para instalaciones en locales peligrosos.
• Código eléctrico nacional e internacional (IEC 60364): regula aspectos relacionados con resistencia máxima permitida (R_T) y métodos de medición.
• NORMATIVA local (por ejemplo, REBT en España): establece límites concretos según tipo de local y riesgo asociado.

Es importante destacar que una correcta puesta a tierra no solo cumple con requisitos legales sino que también optimiza la protección contra sobretensiones transitorias (rayos), fallos a tierra y otros fenómenos eléctricos peligrosos.

Componentes esenciales y buenas prácticas

Entre los componentes clave se encuentran:

• Electrodo principal: varillas metálicas (cobre o acero galvanizado), placas o mallas enterradas.
• Cables o conductores: generalmente cobre por su alta conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión.
• Bases o bornes: puntos donde se conecta el conductor principal al electrodo.
• Sistemas complementarios: mallas radiales, electrodos adicionales conectados en paralelo para reducir R_T.

Buenas prácticas incluyen:

• Análisis previo del terreno: medición geotécnica para determinar resistividad.
• Cálculo preciso del valor R_T: asegurando valores dentro de límites normativos.
• Mantenimiento periódico: inspección visual, limpieza y medición regular para detectar corrosión o incrementos en R_T.
• Adecuada protección contra corrosión: uso de materiales resistentes o recubrimientos protectores.
• Sistema redundante: implementación de electrodos múltiples para garantizar continuidad operativa ante fallos.

Análisis crítico: aspectos especiales en locales peligrosos

En locales con características especiales —como áreas explosivas o peligrosas— la puesta a tierra requiere consideraciones adicionales: mayor resistencia a explosiones internas, compatibilidad con atmósferas peligrosas, control riguroso del potencial diferencial. En estos casos, además del diseño convencional, se deben emplear sistemas adicionales como barreras intrínsecas o sistemas aislados galvánicamente.

Síntesis y conceptos clave

A modo resumen:

• Toma de tierra: conexión intencionada al suelo para garantizar seguridad eléctrica.
• Electrodo: elemento conductor enterrado que dispersa corrientes hacia la Tierra.
• Resistencia de puesta a tierra (R_T): parámetro crítico; cuanto menor sea su valor, mayor será la eficacia del sistema.
• Métodos de medición: técnicas in situ garantizan cumplimiento normativo.
• Bases normativas: UNE 21186, IEC 60364 y normativas locales regulan requisitos mínimos.
• Buenas prácticas: análisis previo del terreno, mantenimiento periódico y selección adecuada materiales son esenciales para una puesta a tierra efectiva.

Cada uno de estos aspectos contribuye a una instalación segura y confiable en locales especiales donde las condiciones particulares exigen especial atención al sistema de puesta a tierra. La correcta implementación garantiza protección efectiva frente a riesgos eléctricos y asegura la continuidad operacional del edificio o instalación industrial.