Tierra física y electricidad



Son instalaciones eléctricas complementarias que utilizan electrodos desnudos embutidos en el suelo para dispersar diferentes tipos de corrientes.

Estas deben ser directas, sin fusibles, ni protección alguna entre dichos electrodos y las carcazas de todos los equipos eléctricos. Sus objetivos son:

  • Garantizar la integridad física de quienes operan con equipos eléctricos.
  • Evitar voltajes peligrosos entre estructuras, equipos y el terreno durante fallas o en condiciones normales operación.
  • Dispersar las pequeñas corrientes provenientes de los equipos electrónicos.
  • Dispersar a tierra las corrientes de fallas y las provenientes de sobretensiones ocasionadas por rayos, descargas en líneas o contactos no intencionales con la estructura metálica de un equipo eléctrico.

La instalación eléctrica debe de partir del suministro o del tablero general de distribución y alimentará solamente a dispositivos de Protección y/o equipos de cómputo. Puesto que todas las mediciones de diferencia de potencial (voltaje) son relativas, el nivel de voltaje de un punto en un circuito se debe comparar siempre con un nivel de referencia, debe existir un nivel de voltaje en algún punto del circuito definido como el voltaje de referencia. Normalmente este nivel de referencia, tiene un voltaje 0 y se conoce como la tierra del circuito o el punto común del sistema. Para suministrar un potencial de referencia conveniente y común para la mayoría de las mediciones, se escogió el potencial de la tierra a cero. El suelo de la tierra contiene agua y electrolitos los cuales conducen la corriente muy fácilmente. Si una diferencia de potencial existe entre dos puntos de su superficie, una corriente puede fluir entre ellos e igualar sus potenciales. Cuando un conductor o un circuito se conecta en algún punto al suelo por medio de una conexión eléctrica de baja impedancia, ese punto estará al mismo potencial de la Tierra (cero).

Se dice que el conductor o circuito está aterrizado. Obsérvese que la tierra del circuito puede ser simplemente un punto al cual se refieren todos los otros voltajes, sin haber conectado ese punto a la tierra. Para sistemas eléctricos como automóviles, buques, aeroplanos, equipos de cómputo, etc. la tierra del circuito puede ser el cuerpo metálico del automóvil, el casco del buque, el fuselaje del avión, o el gabinete. En tales casos, el chasis toma el lugar del suelo y sirve como el nivel de potencial cero. En este caso se dice que el sistema está conectado al chasis. Observe que el voltaje del chasis puede estar a muchos voltios con respecto a la tierra y todavía suministrar un nivel de referencia de cero para los circuitos internos del dispositivo. Cuando el chasis se deja deliberadamente desconectado del suelo se dice que el circuito está flotando. Corriente fluirá si un camino conductor se conecta entre chasis y suelo. El camino conductor puede ser el cuerpo humano; por consiguiente equipo flotante se debe manejar como si estuviera a un potencial más alto para evitar un choque eléctrico. Esta discusión enfatiza el hecho de que el término tierra puede tener diferentes significados.

La tierra del circuito es la definición más general porque puede ser el suelo, el chasis o un punto en el circuito al cual se refieren los otros voltajes. Las conexiones a la tierra se construyen enterrando conductores dentro de ella. Tal conexión es efectiva, si suministra un camino de muy baja resistencia con respecto a ella. De acuerdo con el diccionario IEEE la resistencia a tierra es la que existe entre el electrodo de toma de tierra que desea considerar y otro electrodo lejano de resistencia cero. Por lejano se entiende que esta a una distancia tal que la resistencia mutua de los electrodos considerados (cambio de voltaje producido en un electrodo por la circulación de un ampere de corriente directa en el otro) es esencialmente cero.
El significado de la resistencia a tierra puede entenderse si se analiza el flujo de corriente que circula por una varilla o barra enterrada (verticalmente) y como se dispersa por la tierra que la rodea. La parte del suelo que esta en contacto directamente con la varilla o barra tiene un papel muy importante en el camino de este flujo de corriente.

En general es preferible hacer la conexión a tierra utilizando sistemas de suministro de agua subterráneos metálicos. Si se dispone de más de uno de estos sistemas será preferible utilizar uno de ellos. Puede no contarse con tal suministro de agua para fines de aterrizaje de los circuitos. Será necesario en este caso instalar un dispositivo que suministre la puesta a tierra necesaria. Para ello habrá que enterrar unos electrodos, profundizando hasta encontrar el nivel de humedad permanente del suelo. Si los electrodos tienen la forma de placas, cada una de ellas deberá tener por lo menos dos pies cuadrados de superficie. El grueso de las placas de cobre no deberá ser menor de 0.06 pulgadas y en el caso de hierro o acero, el mínimo será de media pulgada. En el caso de varillas o tubos, cuando estos son utilizados como electrodos, el diámetro no deberá ser menor de media pulga para hierro galvanizado o acero, o para otro metal no ferroso aprobado. Los tubos de hierro no galvanizado o de acero, utilizados como electrodos deberán tener por lo menos tres cuartos de pulgada de diámetro. La superficie de los electrodos deberán estar limpias antes de ser enterradas, libres de pintura, aceite u otro producto aislante.


La resistencia total del alambre de aterrizaje y su conexión a tierra no deberá excederse de tres ohms, en el caso de las conexiones a tubería de agua, o 25 cuando sean instaladas (enterradas o hundidas). Cuando resulta poco práctico tener una resistencia tan baja como 25 ohms, deberán utilizarse dos tierras separadas por lo menos seis pies (2 metros).  Por esta razón, Cada vez más, es fundamental la existencia de una puesta a tierra de características adecuadas, la cual proporcione a las instalaciones eléctricas y a las personas que las utilizan, una seguridad adecuada además de un buen funcionamiento y una vida útil prolongada. El método más común y mejor de lograr un camino de baja resistencia consiste en enterrar un rodillo metálico en el suelo lográndose una resistencia de tierra menor de 5 ohms. Las distintas formas de ampliar el diámetro teórico de los electrodos de puesta a tierra, además de mantener la conductividad de esta al medio físico que la rodea, permite aumentar el nivel de seguridad de las instalaciones eléctricas. Básicamente se utilizan dos elementos distintos, bentonita y un gel cuya formula se fundamenta en las propiedades de esta, pero con aditivos que mejoran sus prestaciones. Veremos a continuación las dos maneras básicas de realizar un mejoramiento de las propiedades conductivas de los electrodos. Estas dependen del largo del mismo.

Gracias al colaborador Victor Claudio Smeller por enviarnos esta interesante información.

[ Equipo arquitectura y construcción de ARQHYS.com ].

Para citar este articulo en formato APA: Revista ARQHYS. 2012, 12. Tierra física y electricidad. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido , de http://www.arqhys.com/casas/tierra-fisica-electricidad.html.




Un comentario

  1. dianne valdes. says:

    pzz la verdad estuvo buena la investigación, por que a mi me la pidieron como tarea.
    y voy en segundo de secundaria.