¿Qué es la Puesta a Tierra y Por Qué es Importante?

¿Cómo medir resistencia de puesta a tierra o dicho de otro modo, cómo nos aseguramos que nuestra instalación cumple con el reglamento de baja tensión y es totalmente segura?.

La medición de la resistencia de puesta a tierra es el procedimiento necesario para garantizar la seguridad y eficiencia en cualquier instalación eléctrica.

Estas son algunas de las preguntas mas habituales que nuestros equipos de ventas reciben por parte e instaladores a la hora plantear el diseño de una puesta a tierra. Motivado por esa razón hemos creado este post a modo de esta guía técnica, donde te explicaremos cómo medir la resistencia de tierra de diferentes métodos y cómo cumplir con la normativa REBT en España cuando instales materiales de puesta a tierra KLK.

Este post está diseñado para instaladores eléctricos y técnicos, proporcionando instrucciones claras y detalladas para asegurar que tu sistema de puesta a tierra funcione correctamente.

Departamento de Ingeniería KLK Electro materiales

Principalmente, la puesta a tierra es el proceso de conectar eléctricamente y de manera física un sistema eléctrico al tierra (suelo) para proteger tanto a las personas como a los equipos en caso de fallas eléctricas. Proceso que, permite disipar cualquier corriente eléctrica peligrosa que circule por la instalación eléctrica, evitando descargas eléctricas y daños a los equipos al mismo tiempo que mantiene la eficiencia energética en la instalación.

Puesta a Tierra Eficiente.

Previo a entrar en sistemas y métodos de mediciones de Puesta a Tierra, debemos hacer un recordatorio/repaso de dos conceptos «similares» pero «diferentes» que llevan a mucha confusión y son motivo de muchas de vuestras consultas: Resistencia de Tierra Vs Resistividad del Terreno.

• Resistencia de Tierra: Es la capacidad de un sistema de puesta a tierra para disipar corriente eléctrica en el suelo, medida en ohmios. Un valor bajo de resistencia es el objetivo para la seguridad.

• Resistividad del Suelo: Característica del terreno que determina su capacidad para conducir electricidad. Su valor, expresado en ohmios-metro, varía según la composición del suelo, la humedad, y otros factores.

Una vez aclarados estos conceptos, dejaremos claro que en este post técnico vamos a enseñar los diferentes metodos de mediciones de Resistencia de Tierra, dejando para otros árticulos la medición de resitividad.

Equipos Necesarios para la Medición de Resistencia de Tierra

Para llevar a cabo una medición precisa de la resistencia de puesta a tierra, debemos usar un equipo adecuado y un método preciso acorde al tipo de instalación y las posibilidades de que disponemos para poder ejecutar el trabajo.

Telurómetro:

El telurómetro es el dispositivo principal diseñado para medir la resistencia de tierra. Este equipo permite realizar mediciones por diferentes métodos, donde se recomienda utilizar un telurómetro que ofrezca la opción de medir mediante varios métodos, para obtener resultados más completos y precisos en funcion de las posibles posibilidades segun el tipo de intalación.

Electrodos Auxiliares y Accesorios aconsejados:

• Electrodos Auxiliares (Picas de Tierra): Utilizados para establecer el flujo de corriente y medir la diferencia de potencial en el terreno.

• Cables de Conexión de Baja Resistencia: Garantizan que la medición no se vea afectada por resistencias adicionales en el circuito de prueba.

• Pinza Telurómetro (opcional): Para realizar mediciones sin necesidad de desconectar el sistema de tierra, útil en instalaciones donde no es posible interrumpir el servicio.

Métodos para Medir la Resistencia de Puesta a Tierra

Existen varios métodos para medir la resistencia de tierra. A continuación, te explicamos los más utilizados, su aplicación y nuestras observaciones de por qué, dónde ó cúal es mejor en según que situaciones.

Método de Caída de Potencial:

El Método de Caída de Potencial, es el enfoque más común y confiable para medir la resistencia de puesta a tierra en instalaciones eléctricas, tanto nuevas como existentes. Este método es ampliamente utilizado debido a que se basa en la ley de Ohm, que establece que la resistencia es igual al voltaje dividido por la corriente (R = V/I ) donde su precisión y a la capacidad de proporcionar una medida directa de la resistencia de tierra, lo que lo convierte en un estándar en la industria eléctrica.

En este contexto, se inyecta una corriente controlada en el sistema de puesta a tierra y se mide la caída de tensión resultante a través de un electrodo de potencial. El valor de resistencia de tierra se calcula a partir de estas dos mediciones.

Ejemplo de una conexión Método Caída Potencial | KLK Electro materiales

Preparación del Terreno:

• Identificación del Punto de Medición: Selecciona un punto en la instalación donde el electrodo de tierra esté bien establecido y accesible. Es muy importante que el suelo alrededor del área de medición esté libre de interferencias como objetos metálicos, cables subterráneos u otras instalaciones que puedan afectar la precisión de la medición.
• Elección de la Ubicación para los Electrodos Auxiliares: El terreno debe permitir la colocación (clavado en el terreno) de los electrodos auxiliares a una distancia adecuada para evitar la interferencia de los campos eléctricos. Se recomienda un terreno homogéneo para obtener mediciones más precisas.

Instalación de los Electrodos:

• Electrodo de Corriente (H): Inserta el primer electrodo auxiliar (H) a una distancia considerable del electrodo de tierra que se está midiendo. La distancia mínima recomendada es de 20 metros, pero puede variar según la resistividad del suelo y valor estimado es de aplicar un porcentaje en metros en funcion de las distancia que hemos soterrado la pica de tierra donde efectuaremos la medida.
• Electrodo de Potencial (S): Coloca el segundo electrodo auxiliar (S) a una distancia intermedia entre el electrodo de corriente y el electrodo de tierra. Generalmente, este electrodo se coloca a la mitad ( 55% del vamos de la distancia) de la distancia entre el electrodo de corriente y el electrodo de tierra para asegurar una medición precisa de la caída de potencial.

Conexión al Telurómetro: Conecta* el telurómetro a los tres electrodos utilizando cables específicos

• El cable E se conecta al electrodo de tierra.
• El cable H se conecta al electrodo de corriente.
• El cable S se conecta al electrodo de potencial.

*Verificación de Conexiones: Asegúrate de que todas las conexiones estén firmes y seguras. Verifica que no haya corrosión en los contactos y que los cables estén libres de daños que puedan afectar la precisión de la medición asi como conexiones flojas o sueltas al estirr los cables ( este es un fallo habitual que te mostrará un resultado de resistencia alto y fuera de valores).

Medición:

• Inicialización del Telurómetro: Enciende el telurómetro y configúralo para realizar la medición de caída de potencial. Algunos modelos permiten ajustar la frecuencia de la señal de prueba, lo que puede ayudar a minimizar interferencias externas.
• Proceso de Medición: El telurómetro inyectará una corriente a través del electrodo de corriente (H) y medirá la diferencia de potencial (tensión) entre el electrodo de tierra y el electrodo de potencial (S). Esta medición se registra y se muestra como un valor de resistencia en ohmios.
• Promeado de Resultados: Si el telurómetro tiene una función de promediado, utilízala para obtener una medición más estable y precisa. Realiza varias mediciones y compara los resultados para asegurar la consistencia.

Interpretación de Resultados:

• Análisis de los Valores: Compara los valores obtenidos con las normativas vigentes, como el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) en España. Por lo general, una resistencia de tierra aceptable debe ser inferior a 10 ohmios, aunque esto puede variar según el tipo de instalación (locales de pública concurrencia, viviendas unifamiliares, industrias…etc ) y las normativas locales.
• Medidas Correctivas: Si la resistencia de tierra medida es superior a los valores aceptables, se deben considerar medidas correctivas. Estas pueden incluir la adición de más electrodos de tierra, la mejora de las conexiones o la modificación del diseño del sistema de puesta a tierra. Quizas en este punto punto te podamos ayudar con este post técnico  Comprobación de instalación de puesta a tierra.

Ventajas del Método de Caída de Potencial:

• Alta Precisión: Este método ofrece una medición directa y precisa de la resistencia de tierra, lo que lo convierte en el estándar para evaluar la efectividad de un sistema de puesta a tierra.
• Versatilidad: Es aplicable tanto en instalaciones nuevas como en existentes, y puede adaptarse a diferentes condiciones de suelo y configuraciones de electrodos.
• Comprobación Confiable: Permite una comprobación confiable del sistema de puesta a tierra, garantizando que cumple con las normativas de seguridad eléctrica.

Método mediante uso Pinza:

El Método de la Pinza es una técnica de medición que se utiliza cuando es necesario medir la resistencia de puesta a tierra sin desconectar el sistema. Este método es especialmente útil en instalaciones industriales o comerciales críticas, donde la continuidad del servicio eléctrico es esencial y no se puede interrumpir la operación para realizar una medición.

Este método utiliza un telurómetro con una pinza amperimétrica como elemento diferenciador frente a otros métodos. La pinza actúa tanto como un inductor de corriente como un sensor, inyectando una pequeña señal de corriente en el sistema y midiendo simultáneamente la respuesta.

Ejemplo de una conexión Método Pinza | KLK Electro materiales

Preparación del terreno:

• Identificación del Punto de Medición: Al igual que en el sistema anteriormente que os hemos enseñado, deberemos buscar un punto en la instalación donde encontremos de manera accesible para abrazar el conductor de tierra con el maxilar de la pinza del equipo de medidia.

Conexión al telurómetro:

• Coloca la pinza del telurómetro: Asegúrate previamente, que el telurómetro esté configurado para el método de la pinza antes de abrazar alrededor del conductor de tierra que se desea medir. Es importante que la pinza abarque completamente y efectue el cierre completo sobre el conductor para asegurar una medición precisa.

Medición:

• Active la medición del telurómetro: El equipo comenzara a inyectar una señal de corriente en el conductor de tierra. La pinza mide la respuesta de la resistencia del sistema, determinando así la resistencia de puesta a tierra. La medición se realiza sin necesidad de desconectar el sistema, lo que permite que la instalación eléctrica continúe operando normalmente durante el proceso.

Interpretación de Resultados:

Aunque el método de la pinza no es tan preciso como el método de caída de potencial, ofrece una alternativa valiosa en situaciones donde no es posible realizar una desconexión. Los resultados obtenidos deben ser interpretados con cierto margen de tolerancia, especialmente en sistemas complejos o en entornos con muchas conexiones a tierra paralelas, lo que puede afectar la precisión de la medición.

Ventajas del Método de la Pinza:

• Sin Interrupciones: La mayor ventaja de este método es que permite la medición de la resistencia de puesta a tierra sin necesidad de interrumpir el servicio eléctrico. Esto es el principal metodo a utilizar en instalaciones donde la continuidad es vital, como en hospitales, plantas industriales, centros de datos, y otras instalaciones críticas.
• Rapidez y Facilidad: La medición con pinza es rápida y fácil de realizar, ya que no requiere la instalación de electrodos auxiliares ni la preparación extensa del sitio. Esto lo convierte en una opción ideal para mediciones regulares de mantenimiento o en situaciones de emergencia.
• Portabilidad: Los equipos de medición que utilizan el método de la pinza suelen ser portátiles y fáciles de manejar, lo que facilita su uso en diferentes ubicaciones dentro de la misma instalación.

Método de Cuatro Puntas (Kelvin):

El Método de Cuatro Puntas (Kelvin) es un enfoque avanzado y altamente preciso para medir resistencias bajas, como las que se encuentran en sistemas de puesta a tierra complejos o en componentes eléctricos críticos. A diferencia de los métodos tradicionales de dos puntos, donde la medición incluye la resistencia de los cables de conexión, el método de cuatro puntas está diseñado para minimizar el impacto de esta resistencia adicional, proporcionando resultados mucho más exactos.

Si tuviéramos que aconsejar un método de medida, para conexiones tanto mecánicas (pica y grapa) pero sobre todo Soldadas (KLK weld)  sin duda, este  seria el método a utilizar.  Se utilizan cuatro cables o «picas» de conexión, dos de las cuales se utilizan para inyectar la corriente en el circuito a medir, mientras que las otras dos se utilizan exclusivamente para medir la caída de tensión.

La clave de este enfoque es que la medición de la caída de tensión se realiza en un circuito prácticamente sin corriente, lo que significa que la resistencia de los cables no afecta la precisión de la medición lo que lo hace perfecto para conexiones delicadas como pueden ser las conexiones en sistemas ferroviarios y a vías.

Ejemplo de una conexión Método Kelvin | KLK Electro materiales

Preparación del terreno:

• Identificación del Punto de Medición: Al igual que en el sistema anteriormente que os hemos enseñado, deberemos buscar un punto en la instalación donde accesible para efectuar la conexión del equipo.

Conexión al telurómetro:

• Conexión de las Puntas de Corriente: Se conectan dos de las puntas del instrumento de medición, generalmente un telurómetro avanzado, a los extremos del componente o sistema cuya resistencia se desea medir. Estas puntas se encargan de inyectar una corriente establecida a través del componente.
• Conexión de las Puntas de Medición: Las otras dos puntas se conectan a puntos intermedios, muy cerca de los extremos del componente, pero sin involucrar directamente la resistencia de los cables de corriente. Estas puntas se encargan de medir la caída de tensión que ocurre debido al paso de corriente a través del componente.

Medición:

• Inyección Controlada: La corriente inyectada es controlada por el instrumento para asegurar que sea constante durante el proceso de medición, lo que es crucial para obtener resultados precisos.
• Medición Precisa: Debido a que estas puntas están dedicadas exclusivamente a la medición de la caída de tensión, y no conducen corriente, la resistencia de los cables no afecta el valor medido, lo que permite una precisión extremadamente alta.
• Cálculo Automático: El instrumento de medición, a partir de los valores de corriente inyectada y la caída de tensión medida, calcula automáticamente la resistencia utilizando la fórmula R = V/I.

Interpretación de Resultados:

• Precisión del Resultado: Debido a que la medición de tensión no incluye la resistencia de los cables, el valor obtenido es extremadamente preciso, lo que es esencial en aplicaciones donde se manejan resistencias muy bajas, típicamente en el rango de microhmios.

Ventajas del Método de Cuatro Puntas (Kelvin):

• Precisión Superior: Al excluir la resistencia de los cables de conexión, este método ofrece una precisión mucho mayor, lo que es crucial en aplicaciones donde las resistencias a medir son extremadamente bajas.
• Mediciones Estables: Es especialmente útil en situaciones donde se requiere una alta estabilidad en la medición, como en la comprobación de conexiones a tierra en sistemas de alta seguridad o en la verificación de la calidad de uniones soldadas.
• Versatilidad: Aunque se utiliza principalmente en laboratorios y entornos de prueba de alta precisión, también es aplicable en campo para evaluar la integridad de sistemas de puesta a tierra que requieren una evaluación exhaustiva.

Consideraciones para la Selección del Método de Medición

Una vez llegado a este punto, os dejamos un resumen y nuestras consideraciones sobre todo lo relativo visto en el artículo. Cada método tiene sus propias ventajas y limitaciones, por lo que es importante evaluar cuál es el más apropiado para la situación particular en la que te encuentres.

Básicamente, cada método está enfocado en una situación particular y se adapta a las posibilidades técnicas y de equipamiento

Desde KLK y modo de resumen, creemos que cada método se puede utilizar de la siguiente manera:

• Método de Caída de Potencial (Tres Puntas): Ideal para instalaciones nuevas o existentes donde se requiere una medición precisa y directa. Es el estándar más confiable, especialmente útil en subestaciones eléctricas y grandes instalaciones industriales.
• Método de la Pinza: Perfecto para situaciones donde no se puede desconectar el sistema de tierra, como en instalaciones industriales críticas. Permite mediciones rápidas sin interrumpir el servicio, ideal para inspecciones de mantenimiento.
• Método de Cuatro Puntas (Kelvin): El más preciso para medir resistencias extremadamente bajas. Es indispensable en sistemas complejos y en pruebas de alta precisión, aunque requiere equipo especializado.