Nociones básicas sobre la importancia de la toma de tierra en la vivienda

La toma de tierra en una instalación eléctrica doméstica tiene una importancia fundamental, de la que muchas veces no somos conscientes al ser un elemento no visible. Con este artículo, facilitaremos la comprensión de su funcionamiento y su necesidad.

¿Por qué es necesaria la toma de tierra en una vivienda?
Con una instalación de puesta a tierra adecuada conseguiremos la protección de los circuitos eléctricos y, sobre todo, la protección de las personas que puedan estar en contacto con esos circuitos. Ello se consigue uniendo a tierra un punto de una instalación mediante un dispositivo adecuado con la intención de evitar diferencias de potencial que puedan resultar peligrosas entre los diferentes elementos  de una instalación. Con una adecuada puesta a tierra lograremos entre otros posibles los objetivos siguientes:


a) limitar la tensión que puedan aparecer en las masas metálicas de la instalación y que nos pueden afectar como contactos indirectos;
b) dirigir de forma segura hacia la tierra las posibles descargas atmosféricas y de las corrientes de fuga de receptores electrónicos;
c) una tensión nula de referencia para los receptores electrónicos de la propia instalación.

¿Cuál es el peligro del contacto y cuales los efectos de las descargas en el cuerpo humano?
Cuando entre dos puntos separados existe una diferencia de potencial y es factible la posibilidad de que se unan, se establecerá una corriente eléctrica que será directamente proporcional a la diferencia de tensión e inversamente proporcional a la resistencia óhmica del camino establecido. Se cumple la ley de Ohm:    I=V/R .
Esto ocurrirá también de la misma forma cuando una persona entre en contacto con un elemento eléctrico que esté en tensión (contacto directo) y esta persona no esté aislada de tierra originándose una corriente eléctrica a través de su cuerpo. Si el contacto es con un elemento metálico que esté accidentalmente bajo tensión (contacto indirecto) en un aparato eléctrico como un generador, un receptor, debido a falta de aislamiento,  o con una masa metálica conductora no conectada a tierra, también ocurrirá lo mismo.
El grado de peligrosidad de la corriente eléctrica depende de determinados factores fisiológicos de la persona, del valor de la intensidad de la corriente, de la tensión, de la resistencia de cuerpo y del tiempo de actuación de dicha corriente en la persona.
Estos parámetros permiten establecer una tabla con valores orientativos basada en la intensidad en mA (miliamperios) y en la duración de la descarga en mseg (milisegundos) sin olvidar los demás como la tensión, la resistencia del individuo y la de contacto. La resistencia de los tejidos y otras partes del cuerpo en la persona varía de mayor a menor en el orden siguiente: huesos, grasa, tendón, piel, músculo, sangre y nervio. El REBT establece la resistencia media del cuerpo humano entre 2500 a 3000 Ω (ohmios), tomando como referencia los recorridos mano-mano o mano-pie. Conocido esto lo que procede es reducir al máximo la tensión y obtener las tensiones de seguridad consideradas por el REBT. Éstas están en torno a: V=I*R=0,015A (amperios)*3000Ω (ohmios)= 45 V (voltios). El REBT establece como se describe posteriormente 24 V para locales o emplazamiento conductor y 50 V para los demás casos.
Se considera que con una corriente de unos 15mA y un umbral de tiempo de duración de descarga de 50 milisegundos no existe peligro de influencia en el ritmo cardiaco. Desde los 25 mA y tiempos próximos al segundo los valores son peligrosos pudiéndose producir parálisis temporales, cardiacas o respiratorias, con pérdida del conocimiento. A partir de 55 mA con tiempos próximos al segundo se corre peligro de muerte como consecuencia de una fibrilación ventricular (contracciones anárquicas del corazón) o de la detención respiratoria (asfixia).Otros efectos pueden ser las quemaduras (éstas dependerán de la densidad de la corriente que circula por un área determinada y el tiempo de exposición), contracciones musculares, aumento de la presión sanguínea, dificultades de respiración, parada temporal del corazón, etc. Y sin olvidar otras posible lesiones secundarias como golpes, caídas, etc.

¿Cómo se realiza la puesta a tierra?
Se trataría de llevar un cable conductor, denominado de protección, conectado a nuestra instalación eléctrica o a una parte conductora que no forme parte de la misma, mediante unión eléctrica directa, es decir, sin fusibles ni protección alguna. El encuentro del conductor de protección con la tierra se realiza por medio de un electrodo o grupo de electrodos. El electrodo  más común en viviendas está formado por un cable rígido desnudo de cobre de 35 mm2 de sección( electrodo horizontal) y una o varias barras de cobre (picas) de 14 mm de diámetro y de hasta 200 cm de longitud. El número, tamaño e incluso tipo de electrodo dependerá de la resistividad de terreno ya que ello condiciona la resistencia a tierra para la que buscaremos que tenga un mínimo valor.

¿Cómo podemos identificar si existe toma de tierra?
En una instalación podemos identificar el conductor de protección por el color de recubrimiento del mismo siendo éste verde-amarillo. A simple vista veremos si hay toma de tierra en una vivienda comprobando la presencia del cable de protección verde-amarillo y si detectamos una arqueta enterrada con una tapa con el símbolo de tierra marcado  , ubicada en la planta inferior de la vivienda o en el exterior convenientemente señalizada.

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foto 1: cable amarillo-verde de tierra                foto 2:tapa arqueta de puesta a tierra
Lo anterior no nos garantiza, aunque hayamos comprobado visualmente lo anterior, que la toma de tierra esté realizada de forma correcta.

¿Qué medimos y cómo comprobamos si la toma de tierra es adecuada?
Mediremos la resistencia de la toma de tierra de nuestra vivienda. Lo debe realizar un electricista u otro profesional experto .La unidad de medida de la resistencia es el ohmio (Ω). La resistencia depende de dos factores: de la resistividad (Ω*m) y del tipo de electrodo y su estructura.
El REBT vigente (Reglamento Electrotécnico para  Baja Tensión y sus Instrucciones Técnicas Complementarias) señala en la ITC-BT-18 que el “valor de resistencia de tierra será tal que cualquier masa no pueda dar lugar a tensiones de contacto superiores a: 24 V (voltios) en local o emplazamiento conductor; 50 V (voltios) en dos demás casos”. No fija un valor de referencia en ohmios (Ω).Para ello debemos acudir a  la ITC-BT-26 (INSTALACIONES INTERIORES EN VIVIENDAS), en donde encontramos una mención a las resistencias máximas de toma de tierra dentro del punto 3.1 Instalación:
Cuando se deba mejorar la eficacia de la puesta a tierra de la conducción enterrada, se añadirán el número de picas necesarias que se repartirán proporcionalmente a lo largo del anillo enterrado, conectadas a éste y separadas una distancia no inferior a 2 veces su longitud.
Mediante la Tabla A puede determinarse el número orientativo de electrodos verticales en función de las características del terreno, la longitud del anillo y según la presencia o no de pararrayos en el edificio.
La resistencia a tierra obtenida con la aplicación de los valores de la tabla debería ser, en la práctica, inferior a 15Ω para edificios con pararrayos y de 37Ω para edificios sin pararrayos.”
Se observa que estos valores difieren bastante de los que podríamos considerar como biocompatibles, ya que la resistencia eléctrica máxima de una toma a tierra para cumplir con las recomendaciones del SBM debe ser de 6 Ω (Ohmios), y si es posible inferior a 2 Ω (Ohmios).

Método de medición profesional con un  telurómetro
Debemos utilizar aparatos contrastados y fiables para el fin que pretendemos. El aparato normalmente utilizado por electricistas profesionales se denomina  telurómetro. Con él se mide la resistencia a tierra por diferentes métodos consiguiéndose resultados totalmente fiables y seguros. El método más habitual de medición de la resistencia de la toma de tierra con un telurómetro es el de caída de potencial. Se realiza en el exterior de la vivienda ( p.e. jardín) .Para realizarlo el electrodo de puesta a tierra debe estar desconectado de la instalación interior en el borne de ubicado en el cuarto de contadores (ver foto 1). Este método consiste en conectar una de las bornas del telurómetro al electrodo bajo prueba, otra de las bornas del aparato se conecta a otra pica auxiliar que hemos puesto a distancia considerable de la anterior y que se denomina pica auxiliar de referencia de potencial y, una tercera borna del telurómetro se conecta a la pica auxiliar de inyección de corriente e irá a una distancia mayor que la anterior y distanciadas entre sí. El telurómetro inyecta una corriente alterna en la tierra a través del electrodo bajo prueba y la pica de corriente y se mide la caída de tensión entre el electrodo de prueba y la pica de referencia de tensión. Aplicando la ley de Ohm ( I=V/R  )   se obtiene la resistencia entre estos dos últimos. La foto 3 muestra un tipo de telurómetro.

2015-05-04 10.31.30foto 3: telurómetro

El comprobador de resistencia de tierra, aparato de fácil manejo.
También podemos utilizar otros aparatos como el AD 9502 cuya foto se muestra a continuación

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foto 4: comprobador AD-9052

Se trata de un comprobador de tierra y de continuidad. Con él conseguiremos:
– comprobar la resistencia a tierra del enchufe en el que lo hayamos insertado
– localizar la posición de los conductores de fase y neutro
– comprobar la conexión de tierra
– comprobar la tensión habitual de 230 V o, en su caso, si ésta es anormal
– comprobar la continuidad  entre el conductor de protección de tierra y las conexiones equipotenciales (comprueba en la resistencia entre éstos es menor de 2 Ω).Si suena de forma continua existe continuidad. Si no es así lo hace de forma intermitente.
Es un aparato muy práctico ya que de forma inmediata nos detecta posibles fallos o defectos en la instalación eléctrica de manera que nos alerta para proceder a la subsanación de los mismos.
Cabe señalar que la medida de la resistencia que nos proporciona al comprobar la conexión de tierra se refiere a los conductores de protección y neutro y no tiene necesariamente que coincidir con el valor de resistencia a tierra que nos proporciona el telurómetro en el exterior.
Ello es debido a que , o bien nuestra tierra muestra valores de resistencia elevados respecto al conductor neutro que viene conectado a tierra desde el centro de transformación que suministra energía eléctrica a nuestra vivienda, o teniendo nuestra conexión a tierra valores mínimos el conductor neutro de la compañía eléctrica no tiene una conexión a tierra adecuada. Por ello siempre será conveniente utilizar un telurómetro que nos proporciona el valor de la resistencia a tierra en nuestra casa.

La información que nos proporciona el Testavit-Schuki.
Otro aparato de gran utilidad debido a los datos que nos ofrece así como a la rapidez de los mismos es el comprobador Testavit Schuki 2.

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foto 5: Testavit Schuki 2

Es un aparato que se coloca en las bases de enchufe y comprueba que los cables de conexión de la instalación están correctamente conectados en las bornas del enchufe y la efectividad de los interruptores diferenciales existentes en la vivienda mediante el ajuste de la corriente residual nominal.
Esto último es muy importante ya que nos puede facilitar un dato para detectar si la toma de tierra de la vivienda no es segura. Si, una vez colocado el Schuki 2 en la base de enchufe, comprobamos el interruptor diferencial ajustando el interruptor giratorio en el valor de la corriente residual nominal coincidente con el grado de sensibilidad del interruptor diferencial, siendo ésta la intensidad mínima con la que el interruptor dispara con seguridad, no se dispara el interruptor diferencial de la vivienda en 200 mseg (para nuestra percepción de forma instantánea), nos indica que la resistencia del conductor de protección de la vivienda es demasiado elevada. Es decir, la toma de tierra no es buena y por lo tanto tampoco segura para las personas que habitan la vivienda.

En un próximo post detallaremos la aplicación de todos estos métodos de medición a una vivienda particular, cuyo fin no sólo es comprobar y medir la calidad de la puesta a tierra, sino también plantear soluciones en caso de deficiencias en su funcionamiento.

Vocabulario electrotécnico relacionado con lo anteriormente expuesto.
Circuito de tierra: Conjunto de conductores que tienen uno o varios puntos unidos permanentemente a tierra.
Conductor: Sustancia o cuerpo que permite el paso continuo de una corriente eléctrica.
Contactos directos: Contactos de personas con partes activas (como los conductores de fase y neutro de la corriente alterna) de los materiales y equipos eléctricos.
Contactos indirectos: Contactos de personas con masas puestas accidentalmente bajo tensión.
Corriente eléctrica: Movimiento de electricidad en un medio o a lo largo de un circuito.
Electrodo: Elemento conductor que sirve para aportar la corriente a un medio. Para una toma de tierra en viviendas habitualmente se utiliza cable desnudo de cobre y picas  de cobre.
Intensidad de la corriente eléctrica: Cantidad de electricidad que recorre un circuito en la unidad de tiempo.
Masa de un aparato: Conjunto de las partes metálicas de un aparato que, en condiciones normales, están aisladas de las partes activas (por las que circula corriente eléctrica).
Poner a tierra: Unir un conductor a tierra.
Receptor: Aparato o máquina eléctrica que utiliza la energía eléctrica para un fin particular.
Resistencia: Mayor o menor oposición que ofrecen los cuerpos conductores al paso de la corriente eléctrica.
Resistividad: Propiedad que poseen todos los materiales y que define su capacidad para conducir la corriente eléctrica.
Tensión eléctrica: También denominada Potencial eléctrico, es la medida de la diferencia de cargas eléctricas existentes entre dos puntos.
Tierra: Masa conductora de la tierra, o todo conductor unido a ella por una impedancia muy pequeña.
Toma de tierra: Conductor o conjunto de conductores enterrados que sirven para establecer una conexión a tierra.

Bibliografía
-Nuevo Manual de Instalaciones Eléctricas. Franco Martin Sánchez
-Diseño y cálculo de Instalaciones eléctrica de Baja Tensión. Roberto Alonso González     Lezcano; Félix Aramburu Gaviola y Rocío Sancho Alambillaga
-Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión. Real Decreto 842/2002 de 2 de agosto de 2002 actualizado según RD 560/2010 ITC-BT.
-Nota de aplicación de la Medida de la Resistencia de la toma de tierra en edificios comerciales, residenciales y en plantas industriales. (FLUKE)

Toledo a 10 de mayo de 2015.

Tomás Pérez Manrique.

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