Seguridad Eléctrica en Edificaciones: Puesta a Tierra, Pararrayos y Alumbrado Exterior

Puesta a Tierra en Edificaciones

La puesta a tierra es un componente fundamental en la seguridad de cualquier instalación eléctrica, especialmente en edificios. Su objetivo principal es proteger a las personas y los equipos de descargas eléctricas peligrosas, desviando las corrientes de falla de manera segura hacia el terreno.

Componentes y Conexiones de la Toma de Tierra

1. Toma de Tierra Principal

   • Regla Básica: Se recomienda un anillo de cobre desnudo (mínimo 35 mm²) enterrado a 0,8 m de profundidad, cubriendo el perímetro completo del edificio.
   • La instalación de electrodos verticales adicionales puede ser necesaria para reducir la resistencia de tierra y mejorar la eficacia del sistema.

2. Elementos Conectados a la Toma de Tierra

   Para garantizar la seguridad, diversos elementos metálicos y sistemas deben estar conectados a la toma de tierra:

   • Tuberías de servicios (agua, gas, climatización).
   • Calderas, depósitos de agua, y antenas.
   • Pararrayos, estructuras metálicas de edificios, y redes equipotenciales en áreas húmedas como baños.

3. Normativa Clave para la Puesta a Tierra

   • Es imperativo asegurar la protección frente a tensiones peligrosas en todos los puntos accesibles de la instalación.
   • En edificaciones próximas, es fundamental unir los anillos de tierra para crear un sistema equipotencial unificado.

Sistemas de Protección contra Rayos (Pararrayos)

Los pararrayos son esenciales para proteger las estructuras y sus ocupantes de los efectos destructivos de las descargas atmosféricas directas.

Elementos Clave de un Pararrayos

1. Partes Principales

   • Cabeza de Captación: Generalmente una barra de acero inoxidable o cobre, diseñada para interceptar el rayo.
   • Línea de Tierra: Un conductor de cobre estañado de al menos 50 mm² de sección, que conduce la corriente del rayo desde la cabeza de captación hasta la toma de tierra.
   • Toma de Tierra: Compuesta por picas o conductores enterrados que dispersan la corriente del rayo de forma segura en el terreno.

2. Directrices de Instalación de Pararrayos

   • La toma de tierra del pararrayos debe estar separada de la toma de tierra general de la edificación, pero unida a esta mediante una barra equipotencial para evitar diferencias de potencial peligrosas.
   • Protecciones Adicionales: Se debe instalar un tubo metálico rígido (con un diámetro mínimo de 40 mm) en los últimos 2 metros de la línea de tierra para protegerla de daños mecánicos y vandalismo.

3. Clasificación de Pararrayos

   • Pararrayos Franklin: Un sistema simple y altamente efectivo, adecuado para áreas de protección más pequeñas.
   • Pararrayos con Dispositivo de Cebado (PDC): Ofrecen un amplio radio de protección, siendo ideales para estructuras de mayor tamaño o con requisitos de seguridad elevados.

Alumbrado Exterior: Aspectos Técnicos y Normativa

El diseño e instalación del alumbrado exterior requiere el cumplimiento de normativas específicas para garantizar la seguridad, eficiencia y durabilidad.

Especificaciones de Cableado para Alumbrado Exterior

1. Cables

   • Tensión Asignada: Los cables deben tener una tensión asignada de 0,6/1 kV.
   • Sección Mínima:
     • Instalaciones Subterráneas: Mínimo 6 mm² de sección, enterrados a una profundidad no inferior a 0,4 m.
     • Instalaciones Aéreas: Mínimo 4 mm² de sección, utilizando cables autoportantes o con fiador.
   • Conductores en Soportes: Los conductores utilizados en soportes deben ser de cobre y tener una sección mínima de 2,5 mm².

2. Criterios de Diseño y Normativa

   • El factor de potencia del sistema debe ser igual o superior a 0,90 para optimizar la eficiencia energética.
   • La caída de tensión en cualquier punto del circuito no debe exceder el 3% para asegurar un rendimiento lumínico adecuado.
   • Cada punto de luz debe contar con protección individual contra sobreintensidades para prevenir daños y garantizar la seguridad.

3. Infraestructura de Alimentación

   • Se requiere un cuadro de protección, medida y control específico para el alumbrado público, que centralice la gestión del sistema.
   • Para las redes subterráneas, es obligatorio el uso de cintas de señalización (0,10 m sobre el tubo) para indicar la presencia de cables y prevenir daños durante excavaciones futuras.

Conceptos Fundamentales de Puesta a Tierra

Comprender los principios y componentes de la puesta a tierra es crucial para diseñar e implementar sistemas eléctricos seguros y eficientes.

Tipos de Electrodos de Puesta a Tierra

La elección del electrodo adecuado es vital para la eficacia de la toma de tierra:

• Barras:
  • Acero-cobre: diámetro igual o superior a 14.2 mm.
  • Acero galvanizado: diámetro igual o superior a 20 mm.
• Perfiles: Espesor igual o superior a 5 mm y sección igual o superior a 35 mm².
• Tubos: Diámetro exterior igual o superior a 30 mm, espesor igual o superior a 3 mm.
• Placas:
  • Rectangulares: Dimensiones iguales o superiores a 1x0.5 m, con un espesor mínimo de 2 mm para cobre o 3 mm para acero galvanizado.
  • Cuadradas: Dimensiones iguales o superiores a 1x1 m, con las mismas especificaciones de espesor que las placas rectangulares.
• Conductor Desnudo: Debe tener una sección mínima de 35 mm².

Factores que Influyen en la Calidad de la Toma de Tierra

La efectividad de un sistema de puesta a tierra está directamente influenciada por las características del terreno y la instalación:

• Resistividad del Terreno:
  • Es el factor determinante de la capacidad del suelo para derivar corrientes a tierra.
  • Depende de múltiples variables como el tipo de suelo, el nivel de humedad, la temperatura, la salinidad, la compactación y la estratigrafía geológica.
  • Suelos como la turba y el aluvión son intrínsecamente mejores conductores eléctricos que la grava o la piedra.
• Profundidad de los Electrodos:
  • Enterrar los electrodos a una profundidad suficiente mejora significativamente el rendimiento del sistema, minimizando el impacto de variaciones externas como la sequedad superficial o las fluctuaciones de temperatura.

Clasificación de Sistemas de Puesta a Tierra

Los sistemas de puesta a tierra se clasifican principalmente según su función:

• Puesta a Tierra de Protección:
  • Consiste en la conexión de todas las partes metálicas no energizadas de una instalación que, en caso de fallo o descarga, podrían cargarse eléctricamente, protegiendo así a las personas.
• Puesta a Tierra de Servicio (Neutro):
  • Implica la conexión a tierra de los neutros de transformadores y otros equipos eléctricos, esencial para garantizar el correcto funcionamiento y la estabilidad de la red eléctrica.

Tensiones de Paso y Contacto: Definiciones

Es crucial entender estas tensiones para evaluar el riesgo eléctrico:

• Tensión de Paso:
  • Se define como la diferencia de potencial eléctrico entre los pies de una persona que se encuentra pisando el terreno cercano a un electrodo que está descargando corriente.
• Tensión de Contacto:
  • Es la diferencia de potencial entre una masa metálica que se ha cargado eléctricamente (por un fallo) y el punto del terreno donde está parada la persona que la toca.

Resistencia de la Toma de Tierra

La resistencia de la toma de tierra es un parámetro crítico que determina la eficacia del sistema:

• Depende directamente del tipo de electrodo utilizado, su forma geométrica, sus dimensiones y, fundamentalmente, de la resistividad del terreno circundante.
• Fórmulas Comunes:
  • Placa enterrada profunda:
  • Conductor horizontal:

Recomendaciones Clave para Instalaciones Seguras

Para optimizar la seguridad y el rendimiento de las instalaciones eléctricas:

• Es fundamental compactar adecuadamente el terreno alrededor de los electrodos durante su instalación para asegurar un buen contacto y baja resistencia.
• Humedecer regularmente las arquetas de tierra, especialmente en épocas secas, puede ayudar a mantener una baja resistividad del terreno.
• Utilizar siempre conductores y materiales adecuados que cumplan estrictamente con las normativas y estándares de seguridad vigentes.

Resumen de Sistemas Eléctricos Clave

Un esquema simplificado de los sistemas eléctricos fundamentales:

• Puesta a Tierra: Anillo de Cobre (Cu) de 35 mm² → Línea principal de tierra (mínimo 16 mm²) → Conexión a elementos metálicos y antenas.
• Pararrayos: Cabeza de captación → Línea de tierra (50 mm²) → Toma de tierra (sistema independiente).
• Alumbrado Exterior: Cuadro de mando y protección → Alimentación (a través de red aérea o subterránea).