El sistema de puesta a tierra es una parte básica de cualquier instalación eléctrica, y tiene como objetivo:
– Limitar la tensión que presentan las masas metálicas respecto a tierra.
– Asegurar actuación de las protecciones.
– Eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en el material eléctrico utilizado.
Existen principalmente dos tipos de protecciones que dependen de la puesta a tierra de forma básica para su correcto funcionamiento, que son la protección contra sobretensiones transitorias (protección de equipos), y protección diferencial contra contactos indirectos (protección de personas).
Los efectos de las sobretensiones transitorias sobre una instalación se evitan mediante protectores contra sobretensiones transitorias (SPD). Éstos actúan derivando la energía de la sobretensión hacia la puesta a tierra, evitando así daños en equipos eléctricos y electrónicos.
La calidad de la protección contra sobretensiones está muy ligada al sistema de puesta a tierra, pues un camino de impedancia elevada puede exponer en mayor medida los equipos sensibles a los efectos de dicha sobretensión. Directamente, en caso de pérdida o inexistencia de la puesta a tierra, la protección contra sobretensiones pierde toda su eficacia.
Para entender la relación entre la calidad de la puesta a tierra y la eficacia de la protección contra sobretensiones, se suele recurrir a un símil hidráulico muy intuitivo. Si equiparamos la energía de la sobretensión a un determinado volumen de líquido, la puesta a tierra se representa a modo de embudo. Para este embudo, identificamos el diámetro de la obertura de evacuación con la calidad de la puesta a tierra. Cuando el embudo haya terminado de evacuar todo el volumen de líquido, la sobretensión habrá sido derivada a tierra y los equipos volverán a ver una tensión completamente normal.
En este gráfico comparamos lo que sucede con un mal tierra (embudo a la izquierda – obertura pequeña) vs lo que sucede con uno bueno (embudo a la derecha – obertura grande) ante un evento de sobretensión. Vemos como la puesta a tierra de mayor resistencia (embudo a la izquierda) se ve saturada con la energía de la descarga (el embudo se llena por no poder desaguar a suficiente velocidad). Intuitivamente, esto prolonga el tiempo durante el cual los equipos a proteger se ven sometidos a los efectos de la sobretensión, que por ende sufren un mayor desgaste(el embudo tarda más en vaciarse debido a su menor apertura).
Como todos los equipos están referenciados a tierra, esto puede hacer incluso que la corriente, al no encontrar un camino mejor para la evacuación, termine por dañar directamente a los equipos, haciendo que la protección sea ineficaz. El embudo de la izquierda no puede evacuar bien la energía y se ve desbordado, lo que representa intuitivamente esta situación de daño a los equipos.
En el caso extremo de pérdida o inexistencia de la puesta a tierra, la protección contra sobretensiones pierde toda su eficacia.
En cuanto a los contactos indirectos, estos se producen cuando una persona entra en contacto con una masa metálica de la instalación que accidentalmente está puesta a tensión debido generalmente a un fallo de aislamiento.
Los encargados de la protección contra contactos indirectos son los protectores diferenciales. Su principio de funcionamiento consiste en la detección de fugas de corriente mayores a su valor de sensibilidad (del orden de miliamperios), mediante la comparación entre la corriente entrante y la corriente saliente de un determinado circuito. La diferencia entre ambas corresponderá a una fuga de corriente, lo cual comportará que el protector diferencial abra el circuito para evitar una situación de riesgo para los usuarios de la instalación.
En el caso de la protección diferencial, la conexión de los equipos a las puestas de tierra es de vital importancia para la seguridad ante contactos indirectos, ya que sin conexión a tierra, no se produce la fuga necesaria para que el diferencial pueda actuar antes de que alguien toque la carcasa metálica y se produzca un contacto indirecto, descargando la fuga de corriente a través de él.
El uso generalizado en instalaciones industriales de diferenciales de mayor calibre, aumenta si cabe la relación entre la puesta a tierra y la seguridad, debido a que un contacto indirecto representaría un potencial peligro mucho mayor para las personas.
Vemos, por tanto, como el estado del sistema de puesta a tierra es esencial para el correcto funcionamiento de las protecciones en cualquier instalación.
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