Selección de picas y placas de puesta a tierra en distintas condiciones de suelo
Figura 1: Barra de tierra
Las picas de tierra (figura 1) y las placas de tierra (figura 2) son esenciales en los sistemas de puesta a tierra de edificios y otras estructuras. Su función principal es proporcionar una vía de baja resistencia para que la corriente eléctrica fluya hacia la tierra en caso de avería o caída de un rayo. La elección entre picas y placas de tierra es fundamental a la hora de diseñar una toma de tierra segura y eficaz para un sistema eléctrico. Esta decisión depende en gran medida del tipo de suelo circundante. Este artículo profundiza en el impacto de las condiciones del suelo en la selección de electrodos de puesta a tierra y explora los aspectos cruciales a tener en cuenta para un diseño óptimo del sistema.
Índice de contenidos
- Placa de tierra frente a varilla de tierra para distintos suelos
- Análisis del suelo
- Preguntas frecuentes
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Placa de tierra frente a varilla de tierra para distintos suelos
Figura 2: Placa de tierra
La elección entre picas y placas de tierra depende de varios factores, como las condiciones del suelo, el espacio disponible y los códigos eléctricos locales. He aquí una guía general para ayudar a elegir entre ellos en función de las diferentes condiciones del suelo:
Suelo rocoso o muy duro
- Barras de tierra: Clavar varillas de tierra en suelos rocosos o duros puede resultar difícil sin un equipo especial. Pueden seguir siendo eficaces si se puede taladrar un agujero lo suficientemente profundo para alojar la varilla.
- Placas de tierra: Las placas de suelo son más fáciles de instalar en condiciones rocosas porque pueden enterrarse en una zanja y requieren menos profundidad.
Suelo arcilloso
- Barras de tierra: El suelo arcilloso suele tener buenas propiedades conductoras debido a su contenido de humedad. Las varillas de tierra suelen ser adecuadas para suelos arcillosos, ya que pueden clavarse hasta la profundidad necesaria para lograr una conexión a tierra de baja resistencia.
- Placas de tierra: Aunque no suelen ser tan necesarias en suelos arcillosos, las placas de tierra pueden utilizarse si el suelo es demasiado denso para las varillas o tiene un nivel freático alto.
Suelo arenoso o con grava
- Barras de tierra: Los suelos arenosos o con grava tienden a tener una conductividad deficiente debido a la baja retención de humedad. Por lo tanto, podrían ser necesarias varillas de tierra más largas para alcanzar una profundidad con una humedad del suelo adecuada.
- Placas de tierra: Las placas de tierra pueden ser menos eficaces en suelos arenosos o con grava debido a su gran superficie y escasa conductividad, pero pueden utilizarse si se instalan a una profundidad en la que el suelo esté más húmedo.
Suelo limoso
- Barras de tierra: El suelo limoso es ideal para las varillas de tierra porque suele tener un equilibrio de arena, limo y arcilla, lo que proporciona una buena conductividad y facilita el hincado de las varillas.
- Placas de tierra: Por lo general, no es necesario utilizar placas de tierra en suelos arcillosos, a menos que sea una preferencia o lo especifiquen los códigos locales.
Suelo húmedo o pantanoso
- Barras de tierra: Los suelos húmedos o pantanosos son muy conductores, por lo que las picas de tierra pueden ser muy eficaces. Sin embargo, el suelo puede ser demasiado blando para soportar las varillas y podría corroerse más rápidamente.
- Placas de tierra: Pueden utilizarse placas de tierra si se instalan por debajo del nivel freático para garantizar una buena conductividad.
Otros factores
A la hora de decidir entre picas y placas de tierra, también es importante tener en cuenta otros factores, como:
- Suelos conductores: Se prefieren las varillas de tierra por su rentabilidad y penetración profunda.
- Suelos no conductores: Las placas de tierra se recomiendan por su mayor superficie y su capacidad para superar la alta resistencia del suelo (que se analiza más adelante).
- Instalaciones poco profundas o espacio limitado: Las placas de tierra ofrecen más flexibilidad y son más fáciles de instalar en zonas poco profundas, donde clavar varillas resulta complicado.
En todos los casos, es esencial medir la resistencia de tierra después de la instalación para asegurarse de que cumple los requisitos establecidos por el Código Eléctrico Nacional (NEC ) u otros organismos reguladores. Se pueden interconectar varios electrodos de puesta a tierra para alcanzar el nivel de resistencia requerido.
Tabla 1: Varilla de tierra frente a placa de tierra
| Característica | Barra de tierra | Placa de tierra |
| Condiciones del suelo adecuadas | Suelos profundos y homogéneos | Suelos poco profundos, estratificados, suelos de alta resistividad |
| Proceso de instalación | Fácil | Más difícil |
| Profundidad de instalación | Profundidad mínima de 2,4 metros (8 pies) | Profundidad mínima de 0,6 metros (2 pies) |
| Superficie | Pequeño | Grande |
| Resistencia | Alta | Bajo |
| Susceptibilidad a la corrosión | Alta | Bajo |
Análisis del suelo
Es fundamental analizar el suelo antes de instalar una barra o placa de tierra. Si se conocen las características del suelo, se puede determinar el tipo de electrodo de puesta a tierra más adecuado y la profundidad de instalación necesaria para conseguir una trayectoria de baja resistencia a tierra. He aquí algunos procedimientos y consideraciones para el análisis del suelo:
- Inspección visual: Comience con un simple examen visual del suelo donde se instalará el sistema de toma de tierra. Busque indicaciones sobre el tipo de suelo, el contenido de humedad y rocas u otros obstáculos.
-
Pruebas de resistividad del suelo:
- La resistividad del suelo es un factor clave a la hora de seleccionar y diseñar un sistema de puesta a tierra. Mide la resistencia del suelo a conducir la corriente eléctrica y suele expresarse en ohmios-metro (Ω-m).
- El método de las cuatro agujas de Wenner es una técnica habitual para medir la resistividad del suelo. Consiste en clavar en el suelo cuatro varillas metálicas espaciadas por igual y hacer pasar una corriente entre las dos exteriores mientras se mide la diferencia de potencial entre las dos interiores. La distancia entre las varillas y la tensión medida calculan la resistividad del suelo.
- 𝞺: Resistividad
- a: Distancia entre varillas
- V: Diferencia de potencial medida
- I: Actual
- Muestreo y análisis del suelo: Se pueden recoger muestras del suelo y enviarlas a un laboratorio para su análisis detallado. El laboratorio puede proporcionar información sobre la composición del suelo (arena, limo, arcilla, materia orgánica), los niveles de pH y las propiedades corrosivas. Conocer el pH y la composición química del suelo es importante porque los suelos muy ácidos o alcalinos y los suelos con alto contenido en sal pueden acelerar la corrosión de los componentes metálicos de puesta a tierra.
- Medición del contenido de humedad: La humedad del suelo afecta en gran medida a la resistividad, ya que los suelos más húmedos suelen tener una resistividad menor. La medición de la humedad del suelo puede ayudar a predecir cómo puede cambiar el rendimiento del sistema de puesta a tierra con las variaciones estacionales de la humedad del suelo.
- Efectos de la temperatura: La temperatura del suelo también puede influir en la resistividad. Aunque es más difícil de medir y contabilizar, cabe señalar que las temperaturas más frías pueden aumentar la resistividad del suelo.
- Pruebas de corrosividad: Si se sospecha que el suelo es corrosivo, pruebas específicas pueden determinar la presencia y concentración de elementos que pueden corroer los componentes metálicos de puesta a tierra. Esto influirá en la elección de los materiales y las medidas de protección.
Alta resistividad del suelo
La resistividad del suelo puede aumentar significativamente la resistencia global del sistema de puesta a tierra. A continuación se indican algunas opciones a tener en cuenta cuando la resistividad del suelo es elevada:
- Utilice picas de tierra más largas o adicionales para reducir la resistencia.
- Considere la posibilidad de utilizar varillas de tierra químicas que liberan iones para mejorar la conductividad.
- Instale una placa de tierra a una profundidad en la que el suelo sea más conductor.
- Utilice relleno conductor alrededor de la barra o placa de tierra para reducir la resistencia.
- Tratar el suelo con productos químicos o humedad para reducir la resistividad.
Lea nuestro artículo sobre la conexión a tierra para obtener más información sobre el funcionamiento de la conexión eléctrica a tierra.
Preguntas frecuentes
¿Cómo clavar una barra de tierra en suelo rocoso?
Utiliza un martillo perforador o cava un agujero para esquivar las rocas, luego rellena y clava la varilla.
¿Pueden colocarse las varillas de tierra en ángulo?
Sí, hasta 45 grados si la conducción vertical es imposible debido a obstáculos.
¿Se pueden instalar varillas de tierra en horizontal?
Si la profundidad es inalcanzable, las varillas pueden enterrarse horizontalmente en una zanja de al menos 76 cm (30 pulgadas) de profundidad.
¿Por qué las barras de tierra deben estar a mayor profundidad en suelos desérticos que en otros tipos de suelo?
El suelo desértico tiene una alta resistividad eléctrica, lo que dificulta que la electricidad fluya a través del suelo, por lo que las varillas de tierra deben clavarse a mayor profundidad para llegar a un punto en el que el suelo sea más conductor.
¿Por qué es importante el análisis del suelo para las barras de tierra?
Las pruebas de suelo ayudan a elegir la longitud y la colocación correctas de la varilla de tierra para garantizar una puesta a tierra segura y eficaz en diferentes condiciones del suelo.
