MINISTERIO DE CIENCIA Y
TECNOLOGÍA
INSTALACIONES
DE PUESTA A TIERRA
ITC-BT-18
ÍNDICE
1. OBJETO
2. PUESTA O CONEXION A TIERRA. DEFINICION
3. UNIONES A TIERRA
3.1 Tomas de tierra
3.2 Conductores de tierra
3.3 Bornes de puesta a tierra
3.4 Conductores de protección
4. PUESTA A TIERRA POR RAZONES DE PROTECCION
4.1 Tomas de tierra y conductores de protección para dispositivos de control de tensión de defecto
5. PUESTA A TIERRA POR RAZONES FUNCIONALES
6. PUESTA A TIERRA POR RAZONES COMBINADAS DE PROTECCION Y FUNCIONALES
7. CONDUCTORES CPN (TAMBIÉN DENOMINADOS PEN)
8. CONDUCTORES DE EQUIPOTENCIALIDAD
9. RESISTENCIA DE LAS TOMAS DE TIERRA
10. TOMAS DE TIERRA INDEPENDIENTES
11. SEPARACION ENTRE LAS TOMAS DE TIERRA DE LAS MASAS DE LAS INSTALACIONES DE UTILIZACION Y DE LAS MASAS DE UN CENTRO DE TRANSFORMACION
12. REVISION DE LAS TOMAS DE TIERRA
1.
OBJETO
Las
puestas a tierra se establecen principalmente con objeto de limitar
la tensión que, con respecto a tierra, puedan presentar en un
momento dado las masas metálicas, asegurar la actuación de las
protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería
en los materiales eléctricos utilizados.
Cuando
otras instrucciones técnicas prescriban como obligatoria la puesta a
tierra de algún elemento o parte de la instalación, dichas puestas
a tierra se regirán por el contenido de la presente instrucción.
2.
PUESTA O CONEXION A TIERRA. DEFINICION
La
puesta o conexión a tierra es la unión eléctrica directa, sin
fusibles ni protección alguna, de una parte del circuito eléctrico
o de una parte conductora no perteneciente al mismo mediante una toma
de tierra con un electrodo o grupos de electrodos enterrados en el
suelo.
Mediante
la instalación de puesta a tierra se deberá conseguir que en el
conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del
terreno no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que, al
mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o
las de descarga de origen atmosférico.
3.
UNIONES A TIERRA
Las
disposiciones de puesta a tierra pueden ser utilizadas a la vez o
separadamente, por razones de protección o razones funcionales,
según las prescripciones de la instalación.
La
elección e instalación de los materiales que aseguren la puesta a
tierra deben ser tales que :
- El valor de la resistencia de puesta a tierra esté conforme con las normas de protección y de funcionamiento de la instalación y se mantenga de esta manera a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta los requisitos generales indicados en la ITC-BT-24 y los requisitos particulares de las Instrucciones Técnicas aplicables a cada instalación.
- Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga puedan circular sin peligro, particularmente desde el punto de vista de solicitaciones térmicas, mecánicas y eléctricas.
- La solidez o la protección mecánica quede asegurada con independencia de las condiciones estimadas de influencias externas.
- Contemplen los posibles riesgos debidos a electrólisis que pudieran afectar a otras partes metálicas.
En
la figura 1 se indican las partes típicas de una instalación de
puesta a tierra:
Para
la toma de tierra se pueden utilizar electrodos formados por:
- barras, tubos;
- pletinas, conductores desnudos;
- placas;
- anillos o mallas metálicas constituidos por los elementos anteriores o sus combinaciones;
- armaduras de hormigón enterradas; con excepción de las armaduras pretensadas;
- otras estructuras enterradas que se demuestre que son apropiadas.
Los
conductores de cobre utilizados como electrodos serán de
construcción y resistencia eléctrica según la clase 2 de la norma
UNE
21.022.
El
tipo y la profundidad de enterramiento de las tomas de tierra deben
ser tales que la posible pérdida de humedad del suelo, la presencia
del hielo u otros efectos climáticos, no aumenten la resistencia de
la toma de tierra por encima del valor previsto. La profundidad nunca
será inferior a 0,50 m.
Los
materiales utilizados y la realización de las tomas de tierra deben
ser tales que no se vea afectada la resistencia mecánica y eléctrica
por efecto de la corrosión de forma que comprometa las
características del diseño de la instalación
Las
canalizaciones metálicas de otros servicios (agua, líquidos o gases
inflamables, calefacción central, etc.) no deben ser utilizadas como
tomas de tierra por razones de seguridad.
Las
envolventes de plomo y otras envolventes de cables que no sean
susceptibles de deterioro debido a una corrosión excesiva, pueden
ser utilizadas como toma de tierra, previa autorización del
propietario, tomando las precauciones debidas para que el usuario de
la instalación eléctrica sea advertido de los cambios del cable que
podría afectar a sus características de puesta a tierra.
La
sección de los conductores de tierra tienen que satisfacer las
prescripciones del apartado 3.4 de esta Instrucción y, cuando estén
enterrados, deberán estar de acuerdo con los valores de la tabla 1.
La sección no será inferior a la mínima exigida para los
conductores de protección.
Durante
la ejecución de las uniones entre conductores de tierra y electrodos
de tierra debe extremarse el cuidado para que resulten eléctricamente
correctas.
Debe cuidarse, en especial, que las conexiones, no dañen ni a los
conductores ni a los electrodos de tierra.
3.3 Bornes
de puesta a tierra
En
toda instalación de puesta a tierra debe preverse un borne principal
de tierra, al cual deben unirse los conductores siguientes:
- Los conductores de tierra,
- Los conductores de protección.
- Los conductores de unión equipotencial principal.
- Los conductores de puesta a tierra funcional, si son necesarios.
Debe
preverse sobre los conductores de tierra y en lugar accesible, un
dispositivo que permita medir la resistencia de la toma de tierra
correspondiente. Este dispositivo puede estar combinado con el borne
principal de tierra, debe ser desmontable necesariamente por medio de
un útil, tiene que ser mecánicamente seguro y debe asegurar la
continuidad eléctrica.
Los
conductores de protección sirven para unir eléctricamente las masas
de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la
protección contra contactos indirectos.
En
el circuito de conexión a tierra, los conductores de protección
unirán las masas al conductor de tierra.
En
otros casos reciben igualmente el nombre de conductores de
protección, aquellos conductores que unen las masas:
- al neutro de la red,
- a un relé de protección.
La
sección de los conductores de protección será la indicada en la
tabla 2, o se obtendrá por cálculo conforme a lo indicado en la
Norma UNE
20.460
-5-54 apartado 543.1.1.
Si
la aplicación de la tabla conduce a valores no normalizados, se han
de utilizar conductores que tengan la sección normalizada superior
más próxima.
Los valores de la tabla 2 solo son válidos en el caso de que los
conductores de protección hayan sido fabricados del mismo material
que los conductores activos; de
no
ser así, las secciones de los conductores de protección se
determinarán de forma que presenten una conductividad equivalente a
la que resulta aplicando la tabla 2.
En
todos los casos los conductores de protección que no forman parte de
la canalización de alimentación serán de cobre con una sección,
al menos de:
- 2,5 mm2, si los conductores de protección disponen de una protección mecánica.
- 4 mm2, si los conductores de protección no disponen de una protección mecánica.
Cuando
el conductor de protección sea común a varios circuitos, la sección
de ese conductor debe dimensionarse en función de la mayor sección
de los conductores de fase.
Como
conductores de protección pueden utilizarse:
- conductores en los cables multiconductores, o
- conductores aislados o desnudos que posean una envolvente común con los conductores activos, o
- conductores separados desnudos o aislados.
Cuando
la instalación consta de partes de envolventes de conjuntos montadas
en fábrica o de canalizaciones prefabricadas con envolvente
metálica, estas envolventes pueden ser utilizadas como conductores
de protección si satisfacen, simultáneamente, las tres condiciones
siguientes:
- Su continuidad eléctrica debe ser tal que no resulte afectada por deterioros mecánicos, químicos o electroquímicos
- Su conductibilidad debe ser, como mínimo, igual a la que resulta por la aplicación del presente apartado.
- Deben permitir la conexión de otros conductores de protección en toda derivación predeterminada.
La
cubierta exterior de los cables con aislamiento mineral, puede
utilizarse como conductor de protección de los circuitos
correspondientes, si satisfacen simultáneamente las condiciones a) y
b) anteriores. Otros conductos (agua, gas u otros tipos) o
estructuras metálicas, no pueden utilizarse como conductores de
protección (CP ó CPN).
Los
conductores de protección deben estar convenientemente protegidos
contra deterioros mecánicos, químicos y electroquímicos y contra
los esfuerzos electrodinámicos.
Las
conexiones deben ser accesibles para la verificación y ensayos,
excepto en el caso de las efectuadas en cajas selladas con material
de relleno o en cajas no desmontables con juntas estancas.
Ningún aparato deberá ser intercalado en el conductor de
protección, aunque para los ensayos podrán utilizarse conexiones
desmontables mediante útiles adecuados.
Las
masas de los equipos a unir con los conductores de protección no
deben ser conectadas en serie en un circuito de protección, con
excepción de las envolventes montadas en fábrica o canalizaciones
prefabricadas mencionadas anteriormente.
4.
PUESTA A TIERRA POR RAZONES DE PROTECCION
Para
las medidas de protección en los esquemas TN, TT e IT, ver la ITC-BT24.
Cuando
se utilicen dispositivos de protección contra sobreintensidades para
la protección contra el choque eléctrico, será preceptiva la
incorporación del conductor de protección en la misma canalización
que los conductores activos o en su proximidad inmediata.
4.1
Tomas de tierra y conductores de protección para dispositivos de
control de tensión de defecto.
La
toma de tierra auxiliar del dispositivo debe ser eléctricamente
independiente de todos los elementos metálicos puestos a tierra,
tales como elementos de construcciones metálicas, conducciones
metálicas, cubiertas metálicas de cables. Esta condición se
considera como cumplida si la toma de tierra auxiliar se instala a
una distancia suficiente de todo elemento metálico puesto a tierra,
tal que quede fuera de la zona de influencia de la puesta a tierra
principal.
La
unión a esta toma de tierra debe estar aislada, con el fin de evitar
todo contacto con el conductor de protección o cualquier elemento
que pueda estar conectados a él.
El
conductor de protección no debe estar unido más que a las masas de
aquellos equipos eléctricos cuya alimentación pueda ser
interrumpida cuando el dispositivo de protección funcione en las
condiciones de defecto.
5.
PUESTA A TIERRA POR RAZONES FUNCIONALES
Las
puestas a tierra por razones funcionales deben ser realizadas de
forma que aseguren el funcionamiento correcto del equipo y permitan
un funcionamiento correcto y fiable de la instalación.
6. PUESTA
A TIERRA POR RAZONES COMBINADAS DE PROTECCION Y FUNCIONALES
Cuando la puesta a tierra sea necesaria a la vez por razones de
protección y funcionales, prevalecerán las prescripciones de las
medidas de protección.
7.
CONDUCTORES CPN (TAMBIÉN DENOMINADOS PEN)
En
el esquema TN, cuando en las instalaciones fijas el conductor de
protección tenga una sección al menos igual a 10 mm2,
en cobre o aluminio, las funciones de conductor de protección y de
conductor neutro pueden ser combinadas, a condición de que la parte
de la instalación común no se encuentre protegida por un
dispositivo de protección de corriente diferencial residual.
Sin
embargo, la sección de mínima de un conductor CPN puede ser de 4
mm2,
a condición de que el cable sea de cobre y del tipo concéntrico y
que las conexiones que aseguran la continuidad estén duplicadas en
todos los puntos de conexión sobre el conductor externo. El
conductor CPN concéntrico debe utilizarse a partir del transformador
y debe limitarse a aquellas instalaciones en las que se utilicen
accesorios concebidos para este fin.
El
conductor CPN debe estar aislado para la tensión más elevada a la
que puede estar sometido, con el fin de evitar las corriente de fuga.
El
conductor CPN no tiene necesidad de estar aislado en el interior de
los aparatos.
Si
a partir de un punto cualquiera de la instalación, el conductor
neutro y el conductor de protección están separados, no estará
permitido conectarlos entre sí en la continuación del circuito por
detrás de este punto. En el punto de separación, deben preverse
bornes o barras separadas para el conductor de protección y para el
conductor neutro. El conductor CPN debe estar unido al borne o a la
barra prevista para el conductor de protección.
8.
CONDUCTORES DE EQUIPOTENCIALIDAD
El
conductor principal de equipotencialidad debe tener una sección no
inferior a la mitad de la del conductor de protección de sección
mayor de la instalación, con un mínimo de 6 mm2.
Sin embargo, su sección puede ser reducida a 2,5 mm2,
si es de cobre.
Si
el conductor suplementario de equipotencialidad uniera una masa a un
elemento conductor, su sección no será inferior a la mitad de la
del conductor de protección unido a esta masa.
La
unión de equipotencialidad suplementaria puede estar asegurada, bien
por elementos conductores no desmontables, tales como estructuras
metálicas no desmontables, bien por conductores suplementarios, o
por combinación de los dos.
9.
RESISTENCIA DE LAS TOMAS DE TIERRA
El electrodo se dimensionará de forma que su resistencia de tierra,
en cualquier circunstancia previsible, no sea superior al valor
especificado para ella, en cada caso.
Este
valor de resistencia de tierra será tal que cualquier masa no pueda
dar lugar a tensiones de contacto superiores a:
- 24 V en local o emplazamiento conductor
- 50 V en los demás casos.
Si
las condiciones de la instalación son tales que pueden dar lugar a
tensiones de contacto superiores a los valores señalados
anteriormente, se asegurará la rápida eliminación de la falta
mediante dispositivos de corte adecuados a la corriente de servicio.
La
resistencia de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y
de la resistividad del terreno en el que se establece. Esta
resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y
varia también con la profundidad.
La
tabla 3 muestra, a título de orientación, unos valores de la
resistividad para un cierto número de terrenos. Con objeto de
obtener una primera aproximación de la resistencia a tierra, los
cálculos pueden efectuarse utilizando los valores medios indicados
en la tabla 4.
Aunque los cálculos efectuados a partir de estos valores no dan más
que un valor muy aproximado de la resistencia a tierra del electrodo,
la medida de resistencia de tierra de este electrodo puede permitir,
aplicando las fórmulas dadas en la tabla 5, estimar el valor medio
local de la resistividad del terreno. El conocimiento de este valor
puede ser útil para trabajos posteriores efectuados, en condiciones
análogas.
10.
TOMAS DE TIERRA INDEPENDIENTES
Se
considerará independiente una toma de tierra respecto a otra, cuando
una de las tomas de tierra, no alcance, respecto a un punto de
potencial cero, una tensión superior a 50 V cuando por la otra
circula la máxima corriente de defecto a tierra prevista.
11. SEPARACIÓN
ENTRE LAS TOMAS DE TIERRA DE LAS MASAS DE LAS INSTALACIONES
DE UTILIZACIÓN Y DE LAS MASAS DE UN CENTRO DE TRANSFORMACIÓN
Se
verificará que las masas puestas a tierra en una instalación de
utilización, así como los conductores de protección asociados a
estas masas o a los relés de protección de masa, no están unidas a
la toma de tierra de las masas de un centro de transformación, para
evitar que durante la evacuación de un defecto a tierra en el centro
de transformación, las masas de la instalación de utilización
puedan quedar sometidas a tensiones de contacto peligrosas. Si no se
hace el control de independencia del punto 10, entre las puesta a
tierra de las masas de las instalaciones de utilización respecto a
la puesta a tierra de protección o masas del centro de
transformación, se considerará que las tomas de tierra son
eléctricamente independientes cuando se cumplan todas y cada una de
las condiciones siguientes:
- No exista canalización metálica conductora (cubierta metálica de cable no aislada especialmente, canalización de agua, gas, etc.) que una la zona de tierras del centro de transformación con la zona en donde se encuentran los aparatos de utilización.
- La distancia entre las tomas de tierra del centro de transformación y las tomas de tierra u otros elementos conductores enterrados en los locales de utilización es al menos igual a 15 metros para terrenos cuya resistividad no sea elevada (<100 ohmios.m). Cuando el terreno sea muy mal conductor, la distancia se calculará, aplicando la fórmula :
D
= ρI
d
2πU
siendo:
D
: distancia
entre electrodos, en metros
ρ
: resistividad
media del terreno en ohmios.metro
Id
: intensidad de defecto a tierra, en amperios, para el lado de alta
tensión, que será facilitado por la empresa eléctrica
U
: 1200 V para sistemas de distribución TT, siempre que el tiempo de
eliminación del defecto en la instalación de alta tensión sea
menor o igual a 5 segundos y 250 V, en caso contrario. Para redes TN,
U será inferior a dos veces la tensión de contacto máxima
admisible de la instalación definida en el punto 1.1 de la MIE-RAT
13 del Reglamento
sobre
Condiciones Técnicas y Garantía de Seguridad en Centrales
Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación.
c) El centro de transformación está situado en un recinto aislado
de los locales de utilización o bien, si esta contiguo a los locales
de utilización o en el interior
de
los mismos, está establecido de tal manera que sus elementos
metálicos no están unidos eléctricamente a los elementos metálicos
constructivos de los locales de utilización.
Sólo
se podrán unir la puesta a tierra de la instalación de utilización
(edificio) y la puesta a tierra de protección (masas) del centro de
transformación, si el valor de la resistencia de puesta a tierra
única es lo suficientemente baja para que se cumpla que en el caso
de evacuar el máximo valor previsto de la corriente de defecto a
tierra (Id)
en el centro de transformación, el valor de la tensión de defecto
(Vd
= Id
* Rt
) sea menor que la tensión de contacto máximo aplicada, definida en
el punto 1.1 de la MIE-RAT 13 del Reglamento
sobre Condiciones Técnicas y Garantía de Seguridad en
Centrales
Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación.
12.
REVISIÓN DE LAS TOMAS DE TIERRA
Por
la importancia que ofrece, desde el punto de vista de la seguridad
cualquier instalación de toma de tierra, deberá ser
obligatoriamente comprobada por el Director de la Obra o Instalador
Autorizado en el momento de dar de alta la instalación para su
puesta en marcha o en funcionamiento.
Personal
técnicamente competente efectuará la comprobación de la
instalación de puesta a tierra, al menos anualmente, en la época en
la que el terreno esté mas seco. Para ello, se medirá la
resistencia de tierra, y se repararán con carácter urgente los
defectos que se encuentren.
En
los lugares en que el terreno no sea favorable a la buena
conservación de los electrodos, éstos y los conductores de enlace
entre ellos hasta el punto de puesta a tierra, se pondrán al
descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.
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