Sistemas de puesta a tierra: diseno, medicion, mejora y mantenimiento segun normas IRAM e IEC

La puesta a tierra es uno de los sistemas mas subestimados y menos mantenidos de las instalaciones electricas. Su funcion es fundamental para la seguridad de las personas y para el correcto funcionamiento de las protecciones: proporciona un camino de baja impedancia para las corrientes de falla, de manera que cuando un conductor activo entra en contacto accidental con una parte metalica accesible, la corriente que circula es suficientemente alta para que actue la proteccion de sobrecorriente en un tiempo suficientemente corto para que la persona que toque esa parte no sufra un choque electrico peligroso.

El sistema de tierra tipico esta compuesto por los electrodos de tierra enterrados (barras o jabalinas de acero cobrizado, mallas de conductores de cobre desnudo, o placas metalicas), los conductores de tierra que los conectan entre si y con el tablero general (conductores de proteccion PE, de color verde y amarillo), y la barra principal de tierra (BPT) que es el punto de convergencia de todos los conductores de tierra. La resistencia de difusion del sistema depende del numero y geometria de los electrodos y de la resistividad del terreno.

La resistividad del terreno es el factor que con mayor frecuencia determina la viabilidad de obtener la resistencia de tierra requerida. Los suelos con alta conductividad (arcillas humedas, alta concentracion de sales) pueden tener resistividades de 10 a 100 ohmios por metro, permitiendo resistencias bajas con pocos electrodos. Los suelos de baja conductividad (arenas secas, gravas, rocas) pueden tener resistividades de miles de ohmios por metro. La medicion de la resistividad con el metodo de Wenner es el primer paso del diseno en un sitio nuevo.

El calculo de la resistencia de un electrodo individual puede realizarse con la formula de Dwight, que relaciona la resistencia de difusion con la longitud y el diametro del electrodo y con la resistividad del suelo. Para condiciones tipicas (resistividad 100 ohmios por metro) y una jabalina de 1.5 metros de longitud y 16 mm de diametro, la resistencia calculada es de aproximadamente 40 ohmios, que supera el limite de 10 ohmios exigido por la normativa. Para obtener el valor requerido seria necesario instalar cuatro o mas jabalinas en paralelo o utilizar jabalinas de mayor longitud.

Los compuestos de mejoramiento del terreno para electrodos de tierra son materiales de baja resistividad que se colocan alrededor del electrodo para mejorar la difusion de la corriente. Los mas utilizados son la bentonita y los compuestos sinteticos de bajo resistividad a base de polimeros conductores. Su uso puede reducir la resistencia de un electrodo en un factor de 2 a 5 respecto al electrodo en suelo nativo, lo que en muchos casos es suficiente para cumplir el requisito de 10 ohmios sin electrodos adicionales.

La malla de tierra es la solucion mas robusta para sistemas de puesta a tierra de instalaciones industriales y subestaciones electricas. Consiste en una red de conductores de cobre desnudo enterrados a 0.5 o 1 metro de profundidad, formando una cuadricula que cubre toda el area de la instalacion. La funcion de la malla no es solo reducir la resistencia total sino principalmente limitar las tensiones de paso y de contacto que se desarrollan en la superficie durante una falla a tierra, especialmente en subestaciones donde las corrientes de falla pueden ser de varios kiloamperios.

La medicion de la resistencia de tierra en servicio se realiza generalmente con el metodo de los tres terminales. Este metodo requiere desconectar temporalmente el electrodo de la instalacion, clavar dos electrodos auxiliares de medicion en el suelo a las distancias requeridas, y medir la resistencia con el instrumento (tellurometro). La norma IRAM 2309 establece el procedimiento de medicion y los criterios de interpretacion. La frecuencia recomendada es anual, con medicion adicional despues de modificaciones del sistema o de periodos de sequia prolongada.

El mantenimiento del sistema incluye la medicion periodica de la resistencia, la verificacion de la continuidad de los conductores de tierra y la inspeccion visual de los puntos de conexion. Los conductores de cobre desnudo enterrados pueden sufrir corrosion en suelos acidos o en presencia de corrientes errantas. Los puntos de conexion entre conductores de tierra y electrodos pueden corroerse y aumentar su resistencia de contacto. La limpieza y apriete de las conexiones durante las inspecciones periodicas es una tarea simple que tiene un impacto significativo sobre la efectividad del sistema.

Los sistemas de tierra en instalaciones con equipos electronicos sensibles tienen un requerimiento adicional: la calidad del tierra de senal o tierra funcional. Los equipos electronicos necesitan un punto de tierra de referencia de baja impedancia a las frecuencias de trabajo de sus senales, que puede ser diferente al tierra de proteccion de la instalacion de potencia. La mezcla inadecuada de estas dos funciones puede introducir ruido de alta frecuencia en los circuitos de senal, causando malfuncionamientos. El diseno correcto requiere separar el terra de proteccion del terra de referencia en los puntos adecuados.

El certificado de puesta a tierra es un documento tecnico que el instalador emite al finalizar la instalacion, certificando que el sistema cumple con los requisitos normativos. Incluye los resultados de las mediciones de resistencia, la descripcion del sistema (tipo, numero y disposicion de los electrodos, seccion de los conductores) y la firma del instalador matriculado. En muchas jurisdicciones, este certificado es requisito para la habilitacion de la instalacion. Su emision implica una responsabilidad profesional que el instalador debe asumir con el rigor tecnico correspondiente.

IDEALCO puede suministrar todos los materiales necesarios para la construccion, mejora y mantenimiento de sistemas de puesta a tierra: jabalinas de acero cobrizado en distintos diametros y longitudes, conductores de cobre desnudo, barras principales de tierra, conectores de compresion y de tornillo, cajas de inspeccion para acceso a los electrodos, compuestos de mejoramiento del terreno y todos los accesorios de instalacion. El asesoramiento en el diseno del sistema segun las condiciones del sitio y los requisitos normativos es parte del servicio tecnico que IDEALCO ofrece.