Placas de puesta a tierra: cómo funcionan

Las placas de tierra son un componente crucial de un sistema de puesta a tierra. Se utilizan ampliamente en edificios residenciales, instalaciones industriales y sistemas de distribución de energía para garantizar la seguridad eléctrica y evitar daños en los equipos eléctricos. En este artículo se analizan las consideraciones relativas al dimensionamiento, la instalación y el mantenimiento de las placas de puesta a tierra. Lee nuestro artículo sobre la toma de tierra para saber cómo funciona.

Índice de contenidos

• ¿Qué es una placa de toma de tierra?
• Elección de la barra o placa de tierra como electrodo
• Materiales
• Dimensionamiento
• Instalación de la placa de tierra
• Mantenimiento
• Normas internacionales para las placas de puesta a tierra
• Consideraciones sobre la calidad
• Preguntas frecuentes

¿Qué es una placa de toma de tierra?

Conexión a tierra

La puesta a tierra crea una vía de baja resistencia para que las corrientes de defecto fluyan a tierra. Esta ruta consta de varios componentes:

1. Electrodo de puesta a tierra: Varilla o placa metálica enterrada en el suelo que sirve de conexión a tierra.
2. Conductor de puesta a tierra: Un conductor, como un cable de tierra, conecta el electrodo de tierra al equipo eléctrico.
3. Barra de puesta a tierra: Barra metálica de un cuadro eléctrico que sirve de punto central para conectar los conductores de puesta a tierra.

Electrodo de masa

Cuando se produce un fallo en un sistema eléctrico, puede circular una corriente elevada por el equipo, lo que puede causar daños y suponer un riesgo de descarga eléctrica. La placa de tierra proporciona una vía segura y directa para que esta corriente de defecto se disipe en la tierra, minimizando el riesgo de daños. Funciona utilizando la naturaleza conductora de la tierra. Cuando una placa metálica se entierra en el suelo, se conecta con la tierra y la roca circundantes. A pesar de no ser conductores en estado puro, estos materiales contienen humedad y sales disueltas que les confieren conductividad.

Para emplear una placa de toma de tierra, se suele fijar un conductor -normalmente un cable de cobre o aluminio- a la placa, que luego se integra en el sistema de toma de tierra de una instalación eléctrica. Si se produce un fallo eléctrico, la corriente pasará a través del conductor hasta la placa de toma de tierra, donde se conduce de forma segura a la tierra.

Elección de la barra o placa de tierra como electrodo

La elección entre una barra de tierra y una placa de tierra para una aplicación depende de varios factores.

• Condiciones del suelo: Por lo general, una barra de tierra es una varilla larga y delgada que se clava verticalmente en la tierra y es eficaz en suelos profundos y húmedos, donde la resistividad es menor. Puede llegar a estratos inferiores que podrían tener mejor conductividad. Una placa de tierra es una pieza plana de metal enterrada horizontalmente en el suelo y se utiliza a menudo en zonas con alta resistividad del suelo, como terrenos rocosos o arenosos, donde no resulta práctico clavar una varilla a suficiente profundidad para alcanzar suelos de baja resistividad. Lea nuestro artículo sobre placa de tierra frente a varillas para distintos tipos de suelo para saber más sobre cómo afectan los distintos tipos de suelo a la selección de electrodos de tierra.
• Espacio disponible: Las varillas de tierra requieren menos espacio que las placas de tierra, por lo que son una buena opción para aplicaciones en las que el espacio es limitado. Sin embargo, las placas de suelo pueden ser más eficaces en zonas con poca profundidad de suelo u obstáculos subterráneos.
• Facilidad de instalación: Las varillas de tierra pueden requerir más trabajo, sobre todo en suelos duros o rocosos. Es posible que se necesite equipo especializado, como un martillo perforador o un hincapostes. La instalación de placas de tierra suele ser más sencilla y depende menos de equipos especializados. Sin embargo, requiere una zanja mayor para su colocación horizontal.

Lea nuestro artículo sobre las picas de puesta a tierra para obtener más información sobre su diseño e instalación.

Materiales

Las placas de puesta a tierra suelen fabricarse con metales como el cobre, el aluminio o el acero, seleccionados por sus propiedades conductoras, su robustez y su capacidad para resistir la corrosión. Con frecuencia, las placas de puesta a tierra son de acero recubierto de cobre electrolítico. En la elección del material de una placa de toma de tierra influyen, entre otras consideraciones, el uso previsto, el suelo y las condiciones ambientales del lugar donde se va a instalar.

Dimensionamiento

Seleccionar el tamaño adecuado de una placa de toma de tierra es crucial para garantizar una toma de tierra eléctrica eficaz y la seguridad. Varios factores influyen en el proceso de selección, entre ellos:

1. Resistividad del suelo: La resistividad del suelo, medida en ohmios por metro (Ω-m), indica la capacidad del suelo para conducir la electricidad. Los valores de resistividad más altos implican una conductividad más pobre, lo que requiere una placa de tierra más grande.
2. Corriente de puesta a tierra: La corriente de puesta a tierra, medida en amperios (A), representa la corriente máxima que se espera que fluya a través del sistema de puesta a tierra durante una situación de fallo. Una corriente de puesta a tierra mayor requiere una placa de puesta a tierra más grande para disipar la corriente eficazmente.
3. Aplicación: La aplicación de la placa de tierra afecta significativamente a su tamaño. Por ejemplo, para las aplicaciones comerciales e industriales se suelen utilizar placas de puesta a tierra más grandes con corrientes de fallo más altas que las residenciales.
4. Número de electrodos de puesta a tierra: Si se utilizan varios electrodos de puesta a tierra, como varillas de puesta a tierra, con una placa de puesta a tierra, se puede reducir el tamaño de la placa. La superficie combinada de todos los electrodos de puesta a tierra determina la eficacia global del sistema de puesta a tierra.
5. Códigos eléctricos locales: Estos códigos suelen especificar las dimensiones mínimas de las placas de puesta a tierra en función de factores regionales y normas de seguridad. Es esencial seguir estas directrices para garantizar el cumplimiento y la seguridad.

Instalación de la placa de tierra

El procedimiento de instalación de una placa de toma de tierra varía en función del tipo de placa, el suelo y las condiciones ambientales. No obstante, los pasos siguientes proporcionan una guía general para instalar una placa de toma de tierra:

• Identifique un lugar de instalación para la placa de toma de tierra, idealmente un área nivelada y despejada sin obstrucciones, con amplio acceso para las herramientas y el equipo de instalación.
• Retire la vegetación o los residuos de la zona seleccionada. Esto garantiza un contacto óptimo con el suelo para la placa de toma de tierra y simplifica el proceso de excavación e instalación.
• Excava un agujero con una pala u otra herramienta de excavación. El orificio debe ser lo suficientemente profundo como para cubrir por completo la placa de toma de tierra y ligeramente mayor en anchura que la placa.
• Introduzca la placa de toma de tierra en el orificio, asegurándose de que quede plana y alineada. Como norma general, las placas de toma de tierra deben enterrarse a una profundidad de al menos 30 pulgadas (76 cm) y por debajo de la línea de congelación (la profundidad a la que se congela el suelo en invierno). En suelos arenosos o con grava, la placa de tierra debe enterrarse a mayor profundidad que en suelos arcillosos. Esto se debe a que los suelos arenosos y con grava son menos conductores que los arcillosos.
• Compacte la tierra que rodea la placa de toma de tierra con un pisón o herramienta similar para garantizar un contacto sólido entre la placa y la tierra.
• Conecte un conductor, como un cable de cobre o de acero revestido de cobre, a la placa de toma de tierra para unirla al sistema de toma de tierra del circuito eléctrico.
• Realice una prueba en la placa de puesta a tierra instalada para confirmar la correcta colocación y funcionalidad, utilizando un medidor de puesta a tierra u otro equipo de prueba adecuado.

Mantenimiento

Como práctica habitual, las placas de conexión a tierra requieren una inspección anual para identificar cualquier signo de desgaste o daño. Estas inspecciones se centran en detectar corrosión, grietas u otras imperfecciones que dificulten la funcionalidad de la placa de toma de tierra. Si alguna de las placas de conexión a tierra está dañada o defectuosa, es necesario repararla o sustituirla inmediatamente.

Más allá de las comprobaciones rutinarias, es importante examinar las placas de puesta a tierra tras fenómenos meteorológicos significativos u otros incidentes que puedan afectar al sistema de puesta a tierra. Esto incluye evaluar la placa para detectar cualquier daño directo y verificar el estado del conductor y otros elementos del sistema de puesta a tierra. Los componentes dañados deben repararse o sustituirse según sea necesario.

Normas internacionales para las placas de puesta a tierra

• La serie IEC 60364 describe las normas de instalación eléctrica, incluidos los sistemas de puesta a tierra y las especificaciones de las placas de puesta a tierra.
• La norma IEC 62561-1, que forma parte de la serie IEC 62561 centrada en la puesta a tierra y la protección contra el rayo, define las normas de diseño, instalación, ensayo y mantenimiento de los sistemas de puesta a tierra, incluidas las placas de puesta a tierra. La norma aborda diversos aspectos, como los principios de la puesta a tierra, los distintos tipos de sistemas de puesta a tierra y las especificaciones de los componentes de puesta a tierra, como las placas de puesta a tierra.
• Aunque UL no ofrece una norma particular para las placas de puesta a tierra, sí proporciona normas pertinentes para los sistemas y componentes de puesta a tierra dentro de las instalaciones eléctricas. Normas como la UL 467 describen los requisitos para las picas de tierra, y la UL 467A especifica los criterios para las placas de tierra y otras conexiones a tierra.
• En Estados Unidos, la NFPA 70 es la norma vigente para la instalación y el mantenimiento seguros de sistemas eléctricos. Dentro de esta norma, el artículo 250 se refiere a los requisitos de conexión y puesta a tierra, incluidos los de las placas de tierra. Este artículo abarca varios temas, como los principios de la puesta a tierra, los tipos de sistemas y las especificaciones de los componentes, incluidas las de las placas de puesta a tierra.

Consideraciones sobre la calidad

A la hora de seleccionar las placas de puesta a tierra, es importante evaluar varios atributos de calidad. Las principales características de calidad que hay que tener en cuenta al comprar placas de toma de tierra abarcan:

• Material: Elija placas de toma de tierra fabricadas con materiales que presenten resistencia a la corrosión y tengan una buena conductividad para garantizar tanto su eficacia como su longevidad. Los materiales típicos de las placas de toma de tierra son el cobre, el aluminio y el acero inoxidable.
• Tamaño y forma: El tamaño y la forma de la placa de toma de tierra deben adaptarse a la aplicación prevista y a las condiciones específicas del suelo y el entorno. La placa debe tener el tamaño adecuado para establecer una conexión a tierra eficaz, sin dejar de ser manejable para la instalación y el mantenimiento.
• Conexiones: Las conexiones de la placa de toma de tierra deben ser resistentes y fiables para conectar el conductor e integrarse con el resto del sistema. Estas conexiones deben soportar las fuerzas ejercidas durante la instalación y el uso y resistir la corrosión y la degradación.
• Pruebas y certificación: Asegúrese de que las placas de toma de tierra han sido sometidas a pruebas y han obtenido la certificación de conformidad con las normas y reglamentos aplicables, que afirman su seguridad y eficacia. Esto podría incluir la certificación del fabricante o pruebas de terceros y la certificación por una entidad independiente.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una placa de toma de tierra?

Una placa de tierra es una placa metálica plana conductora enterrada en el suelo y conectada a un sistema eléctrico para proporcionar una vía segura a las corrientes de fallo y disiparlas en la tierra.

¿Qué profundidad debe tener una placa de toma de tierra?

Una placa de conexión a tierra debe enterrarse al menos 30 pulgadas o por debajo de la línea de congelación si es inferior a 30 pulgadas.

¿Qué es un carril de toma de tierra?

Un carril de puesta a tierra industrial consolida las conexiones a tierra de varios equipos eléctricos, proporcionando un punto común para la disipación segura de la corriente a tierra.