Hemos visto en unidades anteriores de este módulo, que todas las instalaciones eléctricas deben ir equipadas con redes de tierra como medida de protección contra contactos indirectos. En los edificios de viviendas, este tipo de instalación, junto con los interruptores diferenciales, es la que garantiza la seguridad de las personas.

En la siguiente figura se compara el peligro que corre una persona en dos instalaciones: una sin puesta a tierra y otra con ella.

Observamos que si se produce un defecto y la parte metálica no está puesta a tierra, el usuario corre mucho peligro si toca la masa metálica porque la corriente pasaría por su cuerpo. En cambio, si la masa se encuentra conectada a tierra, en caso de defecto la corriente se derivaría por la puesta a tierra.

El símbolo de una puesta a tierra es:

Este sistema de protección, está basado principalmente en evitar que las tensiones que puedan existir entre diferentes masas metálicas, o entre las masas y el suelo, superen los valores máximos de tensión que puede soportar el cuerpo humano sin peligro de lesiones graves, que son:

• 24 V en viviendas y locales húmedos.
• 50 V en locales secos.

Así pues, para conseguir estos valores de tensión, se realiza la puesta a tierra, que se considera como un circuito de protección paralelo a la instalación eléctrica del edificio, capaz de enviar a tierra cualquier derivación, corriente de fuga, descarga de origen atmosférico, etc., con el fin de proteger a las personas y los animales.

La ITC-BT-24 del REBT, exige que la tensión de defecto sea inferior a la tensión límite de contacto convencional, acorde a la siguiente fórmula:

R_A·I_a < U

R_A: suma de la resistencia de la toma de tierra y los conductores de protección de las masas, siendo:

I_a: corriente que asegura el funcionamiento de la protección. Si protegemos con un interruptor diferencial, en viviendas será 30 mA. (En industrias puede ser 300 mA).

U: tensión límite de contacto. (24 V en locales húmedos y viviendas, y 50 V en los demás casos).

Aplicando la ecuación anterior, obtenemos los siguientes valores de resistencias máximas admisibles:

Destacamos que el objetivo principal de la puesta a tierra es limitar la tensión de cualquier elemento respecto de tierra.

Debemos recordar que desde el punto de vista eléctrico, los accidentes se reducen:

• Disminuyendo la tensión.
• Disminuyendo el tiempo de contacto con materiales en tensión.

La puesta a tierra es una forma de disminuir la tensión, ya que evitamos que las masas metálicas se puedan poner en tensión al tenerlas conectadas a tierra. Los interruptores diferenciales de alta sensibilidad completan la disminución del riesgo.

Las instalaciones de puesta a tierra se han de realizar según la ITC-BT-18 del REBT. En el caso de edificios de viviendas, también habrá que cumplir la ITC-BT-26.

Según la ITC-BT-26, en toda nueva edificación se establecerá una toma de tierra de protección siguiendo el siguiente sistema:

1. Antes de empezar la cimentación de los edificios, se instala en el fondo de las zanjas, un cable rígido de cobre desnudo de una sección mínima según se indica en la ITC-BT-18, formando un anillo cerrado que una todo el perímetro del edificio.

No obstante, aunque en la tabla 1 de la ITC-BT-18 se indique la sección mínima del conductor de tierra de cobre enterrado y desnudo es de 25 mm², la NTE 1973 "Puestas a Tierra" indica que debe ser de 35 mm², con lo que nos quedaremos con éste último valor mientras la norma NTE esté en vigor, y así se refleja en la Guía Técnica del REBT GUÍA-BT-26 que recomienda que sea de 35 mm².

2. Para disminuir la resistencia de tierra que pueda presentar este conductor en anillo, se conectarán a él unos electrodos verticalmente introducidos en el terreno. Cuando se trate de construcciones que comprendan varios edificios próximos, se procurará unir entre sí los anillos que forman la toma de tierra de cada uno de ellos, con objeto de formar una malla de la mayor extensión posible.

Las tomas de tierra estarán enterradas como mínimo 0.5 m para evitar que la pérdida de humedad o la presencia de hielo en las capas más superficiales del terreno les afecte, aunque se recomienda que el conductor esté enterrado al menos 0.8 m.

En rehabilitación o reforma de edificios existentes, la toma de tierra se podrá realizar también situando en patios de luces o en jardines particulares del edificio, uno o varios electrodos de características adecuadas.

3. Al conductor en anillo, o bien a los electrodos, se conectarán, en su caso, la estructura metálica del edificio o, cuando la cimentación del mismo se haga con zapatas de hormigón armado, un cierto número de hierros de los considerados principales y como mínimo uno por zapata. Las uniones se harán mediante soldadura aluminotérmica o autógena de forma que se asegure su fiabilidad.

Las líneas de enlace con tierra se establecerán de acuerdo con la situación y número previsto de puntos de puesta a tierra. La naturaleza y sección de estos conductores estará de acuerdo con lo indicado para ellos en la Instrucción ITC-BT-18.

4. A la toma de tierra establecida se conectará toda masa metálica importante, existente en la zona de la instalación, y las masas metálicas accesibles de los aparatos receptores, cuando su clase de aislamiento o condiciones de instalación así lo exijan. A esta misma toma de tierra deberán conectarse las partes metálicas de los depósitos de gasóleo, de las instalaciones de calefacción general, de las instalaciones de agua, de las instalaciones de gas canalizado y de las antenas de radio y televisión.

Se considerará independiente una toma de tierra respecto a otra, cuando una de las tomas de tierra, no alcance, respecto a un punto de potencial cero, una tensión superior a 50 V cuando por la otra circula la máxima corriente de defecto a tierra prevista.

Como marca el REBT y según podemos ver en la figura, las instalaciones de puesta a tierra constan de las siguientes partes:

• Terreno.
• Toma de tierra.
• Conductor de tierra o línea de enlace con el electrodo de puesta a tierra.
• Borne principal de tierra.
• Conductor de protección.
• Conductor de unión equipotencial principal.
• Conductor equipotencial suplementario.
• Masa.
• Elemento conductor.
• Canalización metálica principal de agua.

La elección e instalación de los materiales que aseguren la puesta a tierra deben ser tales que:

• El valor de la resistencia de puesta a tierra esté conforme con las normas de protección y de funcionamiento de la instalación y se mantenga de esta manera a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta los requisitos generales indicados en la ITC-BT-24 y los requisitos particulares de las Instrucciones Técnicas aplicables a cada instalación.
• Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga puedan circular sin peligro, particularmente desde el punto de vista de solicitaciones térmicas, mecánicas y eléctricas.
• La solidez o la protección mecánica quede asegurada con independencia de las condiciones estimadas de influencias externas.
• Contemplen los posibles riesgos debidos a electrólisis que pudieran afectar a otras partes metálicas.

Si queremos conocer el comportamiento del terreno, tenemos que estudiarlo desde el punto de vista eléctrico y conocer su resistividad, que es una propiedad que tienen todos los materiales y que nos permite conocer la resistencia que ofrece un material al ser atravesado por la corriente eléctrica.

Definimos la resistividad del terreno como la resistencia que presenta al paso de la corriente un cubo de terreno de 1 metro de arista. Se representa con la letra ρ y se mide en Ω·m.

Los materiales con una resistividad muy baja se dice que son buenos conductores.

Naturaleza del terreno.Hay varios elementos que influyen en la resistividad del terreno, es decir, en que los terrenos sean buenos, malos o regulares conductores:

• Estratigrafía (capas en el terreno con distinta composición).
• Humedad.
• Salinidad.
• Temperatura.
• Variación de estación.
• Compactación.
• Etc.

• Naturaleza del terreno:

Por lo general, los suelos de grano muy fino o fino tienen poca resistividad por lo que son mejores conductores que los de grano medio, y éstos a su vez mejores que los de grano grueso.

A medida que aumenta el tamaño de las partículas, es decir, la roca es más antigua y más compacta, aumenta el valor de la resistividad. Por ello la grava tiene mayor resistividad que la arena y a su vez la arena más resistividad que la arcilla.

La siguiente tabla nos muestra a modo orientativo, algunos valores de la resistividad para un cierto número de terrenos:

• Humedad:

También influye en la resistividad el grado de humedad de terreno: al aumentar la humedad (siempre que se añada agua a un terreno) disminuye la resistividad. Es por ello que procuramos tener terrenos húmedos para conseguir mejores valores.

• Salinidad:

El agua destilada es aislante, pero si añadimos sales se convierte en un excelente conductor. Las sales tienen mucha influencia sobre el terreno, de tal forma que uno de los sistemas más utilizados para mejorar la resistividad del terreno es añadir sal en las arquetas de los puntos de puesta a tierra o cerca de los electrodos si son accesibles, y luego regarlo.

Este recurso de añadir sal o geles para mejorar la resistividad del terreno no debe utilizarse de forma generalizada, sólo en las ocasiones que sea prácticamente imprescindible, ya que si construimos una tierra artificial luego debemos mantenerla a lo largo del tiempo.

• Temperatura:

La resistividad del terreno varía con la temperatura, especialmente con las bajas temperaturas. La resistividad aumenta cuando disminuye la temperatura y este empeoramiento se acusa mucho más cuando la temperatura cae por debajo de los 0ºC, ya que el agua contenida en el terreno se congela y esto empeora muchísimo su resistividad.

En las zonas con clima continental (veranos calurosos e inviernos fríos), los electrodos de tierra deben situarse a mayor profundidad, para evitar al máximo el riesgo ocasionado por las temperaturas inferiores a 0ºC.

• Estratigrafía del terreno:

Los electrodos se introducen en el terreno a diferente profundidad. En algunas ocasiones, cuando las picas se introducen a mucha profundidad, atraviesan diferentes capas del terreno de distinta naturaleza, y por tanto, diferente resistividad. La resistividad medida por el telurómetro (medidor de tierras) será el valor medio que depende de las diferentes capas y del espesor de las mismas. En cualquier caso, siempre tendremos incertidumbre porque no conocemos el terreno más profundo, pero se recomienda la instalación de los electrodos en profundidad siempre que las instalaciones y el terreno lo permitan.

• Variaciones estacionales:

Las estaciones también intervienen en el valor de la resistividad de un terreno ya que en una estación calurosa como el verano el terreno estará mas seco que en época de lluvias y la resistividad será más alta. Por esto que se recomienda hacer varias mediciones en diferentes estaciones del año para determinar la resistividad promedio, e introducir los electrodos a una profundidad tal que las variaciones climáticas influyan lo menos posible en el terreno y en el contacto con el electrodo.

• Compactación del terreno:

Cuando se introducen electrodos de pica con una máquina de penetración, se producen vibraciones que provocan una separación entre la pica y el terreno. Por esta razón, se aconseja compactar el terreno para que haya un buen contacto entre el electrodo y el terreno.

Para las tomas de tierra podemos utilizar electrodos muy variados, principalmente formados por:

• Barras y tubos.
• Pletinas y conductores desnudos.
• Placas.
• Anillos o mallas metálicas constituidos por los elementos anteriores o sus combinaciones.
• Armaduras de hormigón enterradas, con excepción de las armaduras pretensadas.
• Cualquier otra estructura enterrada que se demuestre que es apropiada.

El tipo de electrodo, los materiales utilizados y la profundidad de enterramiento de las tomas de tierra, deben ser tales que, la posible pérdida de humedad del suelo, la corrosión, la presencia de hielo u otros factores climáticos, no aumenten su resistencia eléctrica por encima del valor previsto.

La profundidad nunca será inferior a 0,50 m.

Las canalizaciones metálicas de otros servicios (agua, líquidos o gases inflamables, calefacción central, etc.) no deben ser utilizadas como tomas de tierra por razones de seguridad.

Un buen contacto entre los electrodos y el terreno facilita el paso de la corriente eléctrica, mientas que un mal contacto entre ellos la dificulta.

Como se decía en la definición de puesta a tierra, el principal objetivo del electrodo es que el potencial de la red de tierra respecto de tierra sea lo más próximo posible a 0. Para lograr este objetivo se necesita que la unión electrodo-tierra sea lo mejor posible. El valor que define el buen contacto se denomina resistencia de paso a tierra y se mide en ohmios.

Los electrodos pueden ser naturales o artificiales. Entendemos por electrodos artificiales, aquellos elementos metálicos cuya única finalidad es obtener una puesta a tierra, mientras que los electrodos naturales son aquellas masas metálicas enterradas que se dedican a otro fin, como es el caso de armaduras metálicas o pilares.

Los electrodos artificiales están construidos con cobre o acero galvanizado, porque estos materiales permanecen inalterables frente a la humedad y a la acción química del terreno.

Los tres tipos de electrodos que se utilizan más comúnmente son:

• Picas.
• Placas.
• Conductores enterrados.

La pica es un electrodo artificial cilíndrico, formado por un alma de acero recubierta de una capa de cobre puro electrolítico, molecularmente unidas entre si, combinando una gran rigidez mecánica con la máxima resistencia a la corrosión. Debido a esta unión molecular, el acero y el cobre son físicamente inseparables, y por tanto:

• Frente a los ataques químicos del terreno se comportan como electrodos de cobre de la máxima pureza (99,90%).
• Mecánicamente lo hacen como electrodos de acero.
• Por estar ambos metales molecularmente, unidos no hay problemas de corrosión interna.

Las medidas comerciales más usuales son de 1.5, 2, 2.5 y 3 metros de longitud, con un diámetro entre 14 y 18 mm.

En términos generales, el valor de la resistencia de tierra que ofrece este tipo de electrodos es:

• Directamente proporcional a la resistividad del terreno.
• Inversamente proporcional a la longitud del electrodo.

La fórmula de la resistencia es la siguiente:

R=

Las picas se hincan en el suelo golpeándolas con una maza o con un martillo mecánico, y desde ese momento se logra una excelente superficie de contacto entre el electrodo y el suelo, sin necesidad de apisonado posterior, y lo que es también muy importante, la conexión el cable puede inspeccionarse en cualquier momento.

Los electrodos horizontales se enterrarán a una profundidad igual a la de la parte superior de las picas.

Existen dos formas de realizar una puesta a tierra con picas: en profundidad o en paralelo. Dependiendo del caso en el que nos encontremos debemos decidir que sistema es más adecuado.

Picas en profundidad

Consiste en ir introduciendo en el terreno una pica encima de otra, previamente empalmadas mediante su manguito de acoplamiento, consiguiendo profundidades de hasta 12 metros.

Este tipo de instalación es más caro que la colocación en paralelo y se emplea en espacios pequeños en los que resulta imposible el otro sistema.

El proceso de ejecución consiste en introducir la primera pica en el terreno para lo que nos podemos ayudar de un martillo mecánico o una maza. En la parte final de la pica se coloca una sufridera para evitar deformaciones en ésta. Una vez introducida la pica, se desenrosca la sufridera y ayudándose de un manguito de unión se enrosca una nueva pica y se repite el proceso.

Existen accesorios para realizar el hincado de picas. Si no disponemos de un martillo mecánico podemos hincar las picas utilizando una maza deslizante y en el momento en el que la longitud de la pica no permita seguir usando la maza deslizante, se sustituye por una sufridera y se continúa golpeando con una maza normal.

Picas en paralelo

La instalación de picas en paralelo es el sistema más extendido en la puesta a tierra de edificios de viviendas ya que es de fácil instalación y no precisa de maquinaria especial.

Consiste en disminuir el valor de la resistencia de puesta a tierra colocando varias picas en paralelo y uniéndolas mediante cable de cobre desnudo, que a su vez se enterrará en el terreno.

Para que no se produzcan interferencias entre los conos de deyección de las picas, se recomienda que la distancia mínima entre picas sea de 1,5 veces la longitud de hincado de la pica enterrada.

Una vez colocada la primera pica en el terreno, medimos la resistencia con un telurómetro. Con el valor obtenido podemos calcular el número que picas aproximado que hay que colocar para obtener el valor deseado. Experimentalmente se comprueba que cuando colocamos dos picas en paralelo, la resistencia de puesta a tierra disminuye a la mitad de cuando teníamos una sola pica, si colocamos tres la resistencia se reduce a una tercera parte, con cuatro a una cuarta parte, etc.

Suelen ser de cobre con un espesor de 2 mm, de acero recubiertas de cobre, o de acero galvanizado recubiertas de cobre con un espesor de 2,5 mm.

Las placas más utilizadas tienen un tamaño de 0,5m x 1m ó 1mx1m.

La resistencia R de una toma de tierra constituida por una placa enterrada es aproximadamente igual a:

R= Siendo:

P= perímetro de la placa en metros.

ρ= resistividad del terreno en Ω·m

La instalación de este tipo de electrodos es más laboriosa y requiere más destreza que la instalación de una pica o un conductor enterrado. Se debe realizar un hoyo en el terreno de dimensiones adecuadas a la placa, y con una profundidad de al menos 50 cm más grande que la longitud de la placa, para que esta quede enterrada al menos a 50 cm por debajo del terreno. A continuación se coloca la placa verticalmente y se rellena el hueco con tierra arcillosa, se riega y se compacta para conseguir una buena resistencia.

La conexión de la placa a la línea de enlace con tierra se realiza con soldadura aluminotérmica.

Este tipo de electrodo es el más utilizado en edificios (aunque se acompaña de las picas verticales). Como se realiza al inicio de la obra, este tipo de instalación tiene la ventaja de poder ser utilizada para poner a tierra los cuadros de obra y la maquinaria auxiliar de la construcción.

El conductor debe estar enterrado a una profundidad tal que la maquinaria pesada que se utiliza durante la obra o las heladas no lo deterioren.

Lo más adecuado es colocar el cable por el perímetro del edificio, debajo de la cimentación, y si no es suficiente, continuar la zanja por uno de los laterales. El cable se podrá colocar en la zanjas de forma estirada o siguiendo un trazado sinuoso.

En el caso de colocar cables enterrados en zanjas paralelas, se procurará dejar una separación mínima de 5 metros entre zanjas.

Cuando el conductor no está colocado bajo la cimentación del edificio, las zanjas practicadas se rellenarán con materiales que retengan la humedad (tierra arcillosa o vegetal) y nunca con cascotes, guijarros o material de desecho.

El material más utilizado como electrodo suele ser el conductor de cobre desnudo, aunque se pueden utilizar otros como: pletinas de cobre, pletinas de acero galvanizado ó alambre de acero recubierto con una capa de cobre.

La resistencia de tierra en ohmios que ofrece el conductor enterrado como electrodo, es directamente proporcional a la resistividad del terreno e inversamente proporcional a la longitud del cable enterrado.

R= Siendo:

L= longitud del conductor en metros. ρ= resistividad del terreno en Ω·m.

El conductor de tierra enlazará el anillo o los electrodos de puesta a tierra (toma de tierra) con el borne principal de tierra.

La sección de los conductores de tierra deberá estar de acuerdo con los valores de la siguiente tabla:

Según el antiguo Reglamento, este conductor debía ser al menos de 35 mm² de Cu o de 50 mm² de acero galvanizado, mientras que el Reglamento del 2002 permite secciones menores (25 mm² de Cu desnudo, y secciones todavía menores si el cable está protegido contra la corrosión con una envolvente), aunque la GUÍA-BT-18 recomienda 35 mm².

Los conductores de tierra tienen que satisfacer las mismas prescripciones que los conductores de protección que describimos mas adelante en un apartado de esta unidad y su sección no será inferior a la mínima exigida para los conductores de protección.

Durante la ejecución de las uniones entre conductores de tierra y electrodos de tierra debe extremarse el cuidado para que resulten eléctricamente correctas.

Debe cuidarse, en especial, que las conexiones, no dañen ni a los conductores ni a los electrodos de tierra.

En toda instalación de puesta a tierra debe preverse uno o varios bornes o puntos de puesta a tierra, donde se conectarán con el conductor de tierra:

• Los conductores de protección procedentes de las masas metálicas de los receptores.
• Los conductores de uniones equipotenciales de canalizaciones metálicas de agua, gas, depósitos de gasoil y antenas de radio y TV y toda masa metálica importante existente en la zona.

Según la ITC-BT-26, los puntos o bornes de puesta a tierra, para edificios nuevos de viviendas, serán los siguientes:

• En el lugar o local de la centralización de contadores, si la hay (éste es el borne principal de tierra).
• En la base de las estructuras metálicas de los ascensores, si los hay.
• En el punto de ubicación de la CGP (la LGA debe llevar conductor de protección que constituirá la línea principal de tierra).

También se podrá poner un punto de puesta a tierra en cualquier local donde se prevea la instalación de elementos destinados a servicios generales o especiales y que por sus condiciones deban ponerse a tierra.

La ITC-BT-18 exige un dispositivo que permita medir la resistencia de la toma de tierra, previsto sobre los conductores de tierra y en lugar accesible. Este dispositivo puede estar combinado con el borne principal de tierra, debe ser desmontable necesariamente por medio de un útil, tiene que ser mecánicamente seguro y debe asegurar la continuidad eléctrica.

El punto de puesta a tierra está formado por un sistema de tornillos y placas que permite la desconexión y conexión del edificio con la toma de tierra.

El punto de puesta a tierra se aloja en el interior de una arqueta de características y dimensiones apropiadas.

Tanto las líneas principales de tierra, como las derivaciones de las líneas principales de tierra, forman parte de lo que la ITC-BT-18 denomina conductores de protección.

La línea principal de tierra, así como sus derivaciones (líneas secundarias) y los conductores de protección (circuitos interiores) cumplen la función de unir las masas con la puesta a tierra del edificio.

En edificios de viviendas con una única centralización de contadores, la línea principal de tierra está formada por el conductor que va desde el borne de puesta a tierra hasta el embarrado de protección y salida de la centralización de contadores. Cuando existen centralizaciones de contadores en varias ubicaciones, la línea principal de tierra irá por la misma canalización que la línea general de alimentación (LGA). Las derivaciones de las líneas principales de tierra (líneas secundarias de tierra) irán por las mismas canalizaciones que las derivaciones individuales.

Los conductores de protección serán de cobre aislados, de color amarillo-verde y su sección depende de los conductores de fase que acompañe según la siguiente tabla:

Si la aplicación de la tabla conduce a valores no normalizados, se han de utilizar conductores que tengan la sección normalizada superior más próxima.

Los valores de la tabla anterior sólo son válidos en el caso de que los conductores de protección hayan sido fabricados del mismo material que los conductores activos.

En todos los casos los conductores de protección que no forman parte de la canalización de alimentación serán de cobre con una sección, al menos de:

• 2,5 mm², si los conductores de protección disponen de una protección mecánica.
• 4 mm², si los conductores de protección no disponen de una protección mecánica.

Cuando el conductor de protección sea común a varios circuitos, la sección de ese conductor debe dimensionarse en función de la mayor sección de los conductores de fase.

Como conductores de protección pueden utilizarse:

• Conductores en los cables multiconductores.
• Conductores aislados o desnudos que posean una envolvente común con los conductores activos.
• Conductores separados desnudos o aislados.

Cuando la instalación consta de partes de envolventes de conjuntos montadas en fábrica o de canalizaciones prefabricadas con envolvente metálica, estas envolventes pueden ser utilizadas como conductores de protección si satisfacen, simultáneamente, las tres condiciones siguientes:

1. Su continuidad eléctrica debe ser tal que no resulte afectada por deterioros mecánicos, químicos o electroquímicos.
2. Su conductibilidad debe ser, como mínimo, igual a la que resulta por la aplicación del presente apartado.
3. Deben permitir la conexión de otros conductores de protección en toda derivación predeterminada.

La cubierta exterior de los cables con aislamiento mineral, puede utilizarse como conductor de protección de los circuitos correspondientes, si satisfacen simultáneamente las condiciones a) y b) anteriores. Otros conductos (agua, gas u otros tipos) o estructuras metálicas, no pueden utilizarse como conductores de protección (CP ó CPN).

Los conductores de protección deben estar convenientemente protegidos contra deterioros mecánicos, químicos y electroquímicos y contra los esfuerzos electrodinámicos.

Las conexiones deben ser accesibles para la verificación y ensayos, excepto en el caso de las efectuadas en cajas selladas con material de relleno o en cajas no desmontables con juntas estancas.

Ningún aparato deberá ser intercalado en el conductor de protección, aunque para los ensayos podrán utilizarse conexiones desmontables mediante útiles adecuados.

Para finalizar la puesta a tierra de un edificio deben conectarse a tierra todos los elementos metálicos importantes dentro del mismo, para formar una red equipotencial.

La instalación de conductores en el interior de un cuarto de baño uniendo las canalizaciones metálicas de agua, desagües, radiadores, etc., con la red de tierra de la vivienda, es el ejemplo típico de una red equipotencial.

Todas las redes equipotenciales de cada una de las viviendas se conectarán entre sí con la toma de tierra del edificio.

En las instalaciones a tierra hay dos tipos de conductores equipotenciales: el conductor principal de equipotencialidad y el conductor suplementario de equipotencialidad.

• Conductor principal de equipotencialidad: debe tener una sección no inferior a la mitad de la del conductor de protección de sección mayor de la instalación, con un mínimo de 6 mm². Sin embargo, su sección puede ser reducida a 2,5 mm², si es de cobre.
• Si el conductor suplementario de equipotencialidad uniera una masa a un elemento conductor, su sección no será inferior a la mitad de la del conductor de protección unido a esta masa.

La unión de equipotencialidad suplementaria puede estar asegurada, bien por elementos conductores no desmontables, tales como estructuras metálicas no desmontables, bien por conductores suplementarios, o por combinación de los dos.

Dentro de un edificio deben conectarse a tierra:

• La instalación de pararrayos
• La instalación de antena colectiva de TV.
• Los enchufes eléctricos y las masas metálicas comprendidas en aseos y baños.
• Las instalaciones de fontanería, gas y calefacción.
• Las calderas depósitos, ascensores, montacargas y en general todos los elementos metálicos importantes del edificio.
• Las estructuras metálicas y armaduras de muro y soportes de hormigón.

Las distintas conexiones que deben realizarse, se efectuarán mediante grapas de latón contornillo de acero inoxidable para las uniones conductor-conductor y mediante grapas de conexión para pica cilíndrica de acero-cobre en el caso de unión conductor-pica.

También es recomedable la unión por soldadura aluminotérmica que se explicará en el siguiente apartado.

Su fundamento está en una reacción química del tipo exotérmico (que desprende calor) a base de mezclar óxido de cobre (CuO) con aluminio (Al): Cuando se combina el aluminio con el oxígeno se forma alúmina (Al₂O₃) y se precipita cobre metálico (Cu) en forma líquida debido al calor de la reacción (Q), que cae como metal de aportación sobre las piezas a unir. La ecuación química que lo representa es la siguiente:

3CuO + 2Al = 3Cu + Al₂O₃ + Q

Esta reacción no se produce a la temperatura ambiente, por lo que para iniciarla es necesario elevar la temperatura.

Las soldaduras aluminotérmicas son unas soldaduras moleculares perfectas y no un mero contacto mecánico. La aleación utilizada tiene una temperatura de fusión prácticamente igual a la del cobre y posee, generalmente, una sección aproximadamente doble que la de los conductores a soldar, por lo que:

• Las sobrecargas o intensidades de cortocircuito no afectan a la conexión y los ensayos han demostrado que los conductores funden antes que la soldadura.
• La conductividad de la conexiónes, al menos, igual o superior a la de los conductores unidos.
• No existe posibilidad de corrosión galvánica, puesto que los conductores quedan integrados en la propia conexión.

Los elementos necesarios para realizar este tipo de soldadura son:

1. Molde: pieza mecanizada a partir de un bloque de material refractario (grafito) para soportar altas temperaturas, dividida en varias partes:

   • Crisol: donde se produce la reacción.
   • Chimenea o tobera: por donde baja el Cu fundido.
   • Cámara de soldadura: donde el Cu líquido envuelve los extremos de los elementos a soldar.
   • Taladros: por donde se colocan los cables, pletinas... a soldar.
   • Tapa metálica: que protege de las proyecciones en el momento de la ignición.

Su duración media, en condiciones normales de utilización es de 70-100 soldaduras.

2. Tenaza o mango: accesorio que permite manejar los moldes con total seguridad, permitiendo su apertura y cierre cuando el molde está caliente.

3. Cartucho: Envase cilíndrica de plástico, que contiene la carga aluminotérmica en un lado (tapón de color) y el polvo de ignición en el otro (tapón negro).
4. Disco de contención: chapa circular muy fina que se coloca en el fondo del crisol para evitar que la masa caiga a la cámara de soldadura a través de la tobera.

5. Pistola de ignición: elemento que proyecta chispas sobre la masa de ignición para provocar la reacción.
   
   
6. Rasquetas: para limpiar el molde tras su empleo.

Para realizar la soldadura aluminotérmica seguiremos los siguientes pasos:

1. Fijar los moldes al mango o tenaza.
2. Limpiar los conductores, secar el molde y colocar los cables, pletinas,... a unir por los taladros.

Cerrar el mango para fijar el molde e introducir disco de contención en el molde.	Verter sobre el molde la masa de aportación contenida en el cartucho.

Dar la vuelta al cartucho y golpear el fondo del cartucho para desprender el polvo de ignición.	Cerrar la tapa e igniciar.

7. Abrir el molde después de que el metal se solidifique (unos 10 s).

8. Quitar la escoria del molde antes de la próxima conexión.

Ventajas:

• Se eliminan problemas derivados de la unión de dos metales (oxidación, corrosión): la soldadura aluminotérmica produce la continuidad física en la composición del material, es decir, se comporta como si fuera una sola pieza sin empalmes.
• La conductividad de la unión aumenta, al aumentar la sección del conductor en el empalme: punto fuerte.
• Al ser un tiempo de soldadura muy pequeño, no se dañan los conductores (incluso sobre conductores aislados).
• Al ser una soldadura de alto punto de fusión (1600 ºC) no se producirá la fusión del empalme cuando se produzca una descarga a tierra a su través.
• Facilidad del procedimiento, eficacia de la soldadura, ligereza del equipo necesario y fácil aprendizaje.

Inconvenientes:

• Es necesario un molde para cada tipo de conexión.

Con este sistema se pueden realizar las conexiones que se muestran en las siguientes figuras:

Este valor de resistencia depende de la resistividad del terreno, las características físicas del electrodo (diámetro, área, longitud, etc.), y también de la longitud y el área de los conductores.

El valor de resistencia a tierra es la resistencia ohmica entre un conductor puesto a tierra y un punto a potencial cero.

En general, los valores de resistencia de tierra exigidos en el REBT para sistemas TT con protección diferencial, son muy elevados y se consiguen con gran facilidad. En la práctica, las tomas de tierra tienen valores muy inferiores a los exigidos por el REBT. La Guía Técnica de Aplicación del REBT (GUIA-BT-26), basándose en la Norma Tecnológica de la Edificación ofrece unos valores orientativos que tomamos como valores máximos admitidos de resistencia a tierra son los siguientes:

• Edificios destinados principalmente a viviendas: 80 Ω.
• Edificios con pararrayos: 15 Ω.
• Instalaciones de equipos informáticos y/o telecomunicaciones: 5 Ω

La única forma de conseguir estos valores es ir introduciendo electrodos y realizando medidas hasta conseguir los valores deseados.

• Resistencia del electrodo de tierra.
  

La resistencia de tierra de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de la resistividad del terreno en el que se establece. Esta resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varía también con la profundidad.

En anteriores apartados hemos ofrecido tablas a título de orientación, con unos valores de la resistividad para un cierto número de terrenos. Con el fin de obtener una primera aproximación de la resistencia de tierra, los cálculos pueden efectuarse utilizando los valores medios indicados en la siguiente tabla:

Aunque los cálculos efectuados a partir de estos valores no dan más que un valor muy aproximado de la resistencia a tierra del electrodo, la medida de resistencia de tierra de este electrodo puede permitir, aplicando las fórmulas dadas en la siguiente tabla, estimar el valor medio local de la resistividad del terreno. El conocimiento de este valor puede ser útil para trabajos posteriores efectuados, en condiciones análogas.

Para utilizar dicha tabla, debemos conocer el tipo de terreno y la longitud en planta del anillo, y podremos obtener el número de picas de 2m que deberán clavarse verticalmente en el terreno y unirse al anillo.

La tabla de la NTE no es más que la aplicación de las expresiones de la resistencia de tierra para electrodos formados por conductores enterrados horizontalmente y por picas verticales. Esta tabla calcula la tierra para que en el caso más desfavorable de cada tipo de terreno (ρ máxima) se obtenga 37 Ω en edificios sin pararrayos y 15 Ω en edificios con pararrayos.

En la siguiente tabla se recogen las expresiones para el cálculo analítico de las puestas a tierra, en función del tipo de electrodo utilizado. Si hay N electrodos iguales en la puesta atierra, la resistencia total a tierra es la de uno dividido por N.

Por tanto, los cálculos a efectuar dependen del sistema utilizado para realizar la puesta a tierra.

Vamos a ver los ejemplos más típicos.

• Pica vertical

La fórmula a aplicar es:

R= Siendo:

R= resistencia de la toma de tierra

ρ= coeficiente de resistividad del terreno

K= coeficiente (D/L) siendo D la distancia entre picas y L la longitud de la pica

L= longitud de cada pica

n= número de picas utilizadas

El valor de K puede mirarse en la siguiente tabla, la cual se ha obtenido a partir de una gráfica:

• Placas enterradas

• Conductores enterrados horizontalmente

La fórmula a utilizar será:

R=2

Siendo:

R= resistencia de la toma de tierra

ρ= coeficiente de resistividad del terreno

L= longitud del cable enterrado

Según la ITC-BT-18, cualquier instalación de toma de tierra, deberá ser obligatoriamente comprobada por el Director de la Obra o Instalador Autorizado en el momento de dar de alta la instalación para su puesta en marcha o en funcionamiento.

Todas las operaciones de mantenimiento, reparación o reposición serán realizadas por personal especializado.

Personal técnicamente competente efectuará la comprobación de la instalación de puesta a tierra, al menos anualmente, en la época en la que el terreno esté mas seco. Para ello, se medirá la resistencia de tierra, y se repararán con carácter urgente los defectos que se encuentren.

En los lugares en que el terreno no sea favorable a la buena conservación de los electrodos, éstos y los conductores de enlace entre ellos hasta el punto de puesta a tierra, se pondrán al descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.

Para conseguir una buena resistencia de los electrodos se recomienda seguir los siguientes consejos a la hora de elegir un emplazamiento para la toma de tierra:

• Instalar los electrodos en zonas cuya resistividad sea lo más baja posible.
• Para conseguir una elevada eficacia y conservar el mayor tiempo posible la instalación, se procurará instalar el conjunto de electrodos bajo la cimentación de los edificios.
• Es recomendable realizar con soldadura aluminotérmica todas las uniones, derivaciones, empalmes, etc., y está prohibido utilizar soldadura de bajo punto de fusión (estaño, plata, etc.).
• Para facilitar la difusión de las posibles corrientes de fuga, no instalar electrodos a ras de rocas, muros, etc., sino como mínimo a 3 metros. Por el mismo motivo también debemos evitar instalar los electrodos en pozos o lugares donde puedan existir bolsas de agua, puesto que en principio el agua no es buena conductora y los muros de contención también pueden impedir la difusión de las corrientes de fuga.
• En caso de que exista un centro de transformación, la distancia entre las tomas de tierra del edificio y el centro de transformación será como mínimo de 15 metros para terrenos buenos conductores.
• Para evitar que los electrodos queden al aire, no debemos instalar los electrodos en las riberas cóncavas de los ríos, ya que este tipo de terreno suele estar reblandecido.
• Por último, para conservar y mantener el valor de la resistencia de tierra hay cuidar el contacto entre el electrodo y el terreno. Esto lo logramos regando el terreno sobre todo en las épocas más calurosas. No se recomienda añadir ácidos o sales a no ser que sea estrictamente necesario, ya que pueden llegar a oxidar o destruir los electrodos.
• No colocar electrodos cerca de instalaciones que produzcan corrientes vagabundas, como metro, tranvía, etc...

Para conservar y mantener el valor de la resistencia de puesta a tierra, hay que vigilar la resistividad del terreno y conservar el contacto entre el electrodo y el terreno.

Como hemos visto en apartados anteriores, la resistividad se ve afectada por numerosos factores, principalmente la humedad y la salinidad. Para aumentar la humedad, es suficiente regar periódicamente los electrodos, pero el tratamiento para aumentar la concentración de sales en el terreno es más laboriosa y requiere tratar un volumen importante de terreno alrededor del electrodo.

Los métodos más utilizados son: el tratamiento con sales, el tratamiento con geles y el tratamiento por abonado electrolítico del terreno.

La medida de la resistencia de puesta a tierra en edificios de nueva construcción, edificios a rehabilitar y las mediciones precisas para el mantenimiento periódico de las instalaciones existentes, se lleva a cabo por medio del telurómetro o medidor de resistencia de puesta a tierra y sus accesorios: picas, cables,...

En este apartado se describirán los procedimientos a utilizar en la realización de mediciones de puestas a tierra.

El telurómetro, fundamentalmente consta de un conmutador de diferentes rangos de lectura directa, un galvanómetro de puesta a "0" de cuatro bornas, dos de circuito de intensidad y dos de circuito de tensión, con un sistema de puente que una las salidas.

Los accesorios consisten en dos o cuatro picas auxiliares, y tres o cuatro cables de línea, según se trate de la medición de la puesta a tierra o de la resistividad del terreno, respectivamente.

Dada la gran variedad de modelos existentes en el mercado, no especificamos las características técnicas del telurómetro para medir la resistencia de tierra. Los diferentes modelos suelen tener una de las configuraciones siguientes:

Como hemos visto anteriormente, para una acción eficaz de un sistema de tierra, resulta primordial que la resistencia de puesta a tierra tome un valor tal que no origine tensiones peligrosas al circular la corriente de falla; por lo que su valor está perfectamente acotado por las normas de aplicación para los distintos tipos de instalaciones.

La base de un buen sistema de puesta a tierra comienza con la selección del mejor lugar de emplazamiento y el ensayo del suelo que rodeará a la toma, procurando localizar el área con la más baja resistividad. Después de su instalación, se debe ensayar la toma de tierra propiamente dicha, para verificar que su valor se corresponde con el de diseño. Finalmente se recomienda realizar controles periódicos para detectar cambios en los valores correspondientes.

Por todo lo anterior, la medición correcta de la resistividad del terreno y de la resistencia de puesta a tierra de una instalación determinada adquiere una importancia relevante.

En principio digamos que los valores que se pueden medir en la práctica se ven influenciados por una serie de factores que impiden obtener resultados con gran exactitud. Entre los mismos podemos citar la posible existencia de corrientes vagabundas de c.c. y de c.a., el carácter electrolítico del terreno y su eventual polarización, la aparición de potenciales galvánicos, el acoplamiento inductivo y/o capacitivo con otros sistemas, la ocurrencia de lluvias cercanas al momento en que se hace la medición, las irregularidades en la composición geológica del terreno y su grado de compactación, etc... Para minimizar estos efectos, tendremos en cuenta las siguientes consideraciones generales:

• Se evitará el realizar mediciones en situaciones atmosféricas tormentosas.
• Antes de iniciar las mediciones se comprobará el estado de las pilas o de la batería del telurómetro.
• Los cables de línea, que enlazan el telurómetro con las picas, deben estar en buen estado no debiendo cruzarse, ni ir paralelos en distancias largas, a fin de impedir acoplamientos indeseados.
• Las picas deberán clavarse en el suelo a una profundidad "p" suficiente para que quede sujeta. Cuando esto no sea posible debido a las características del suelo (roca, hormigón, asfalto), se humedecerá el terreno con agua salada, colocando encima la pica envuelta en un paño también humedecido con agua salada.

Del valor de la resistividad del terreno, dependerá tanto la resistencia de difusión a tierra como la distribución de potenciales en el terreno, y como consecuencia las tensiones de paso y contacto resultante en la instalación.

Existen varios métodos para medir la resistividad del terreno. Los más conocidos son:

• Método de Wenner.
• Método simétrico.

El valor obtenido de medir la resistividad del terreno, es un valor medio o aparente, ya que dependerá de los diferentes estratos del terreno y el espesor de cada uno de ellos.

El material que necesitamos para medir la resistividad del terreno es el mismo para cualquiera de los dos métodos, y consiste en:

• Instrumento de medida de resistividad con cuatro bornes
• Cuatro picas que se utilizarán como electrodos.
• Cuatro cables aislados de colores diferentes para facilitar la operación de medida, y con una sección mínima de 1,5 mm², que unirán las picas con los bornes del aparato de medida. La longitud de estos cables depende de la profundidad a la que se quiera medir la resistividad.

Los cables irán colocados en bobinas con ejes deslizantes que facilitan la extensión y recogida de cables.

El espesor de la capa de terreno sobre el que realizamos las mediciones de la resistividad, depende de la distancia de separación entre los electrodos, y por el contrario no depende del tamaño ni del material de los electrodos, aunque sí dependen del contacto que éstos hagan con la tierra.

La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio del terreno a una profundidad h=3/4a.

El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre los dos electrodos de los extremos C1 y C2, mientras que medimos el potencial que aparece entre los dos electrodos centrales P1 y P2. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno es una función de esta resistencia y de la geometría del electrodo.

La resistividad aparente está dada por la siguiente expresión:

Si la distancia enterrada (b) es pequeña comparada con la distancia de separación entre electrodos (a), es decir si a > 20b podemos aplicar la siguiente fórmula simplificada:

Se recomienda que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para que no sean afectadas por estructuras metálicas subterráneas. Y, que con ellas se obtenga el promedio.

Por tanto, se emplea cuatro electrodos, pero en este caso la separación entre los electrodos centrales o de potencial (a) se mantiene constante, y las mediciones se realizan variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos interiores, a distancia múltiplos (na) de la separación base de los electrodos internos (a).

La configuración, así como la expresión de la resistividad correspondiente a este método de medición se muestra en la figura.

Con este método la resistividad viene dada por:

El método de Schlumberger es de gran utilidad cuando se requieren conocer las resistividades de capas más profundas, sin necesidad de realizar muchas mediciones como con el método Wenner. Se utiliza también cuando los aparatos de medición son poco inteligentes. Solamente se recomienda hacer mediciones a 90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras subterráneas.

Este método es válido tanto para edificios de nueva construcción y edificios a rehabilitar y para el mantenimiento periódico de las instalaciones existentes.

Para medir la resistencia de la toma de tierra empleando este método, es necesario desconectar previamente el electrodo de puesta a tierra de la instalación, maniobra que se ejecuta en el borne principal de tierra que, generalmente, está ubicado en el cuarto de contadores de la instalación.

El telurómetro requiere como mínimo de tres conexiones para realizar la medida de la resistencia de la toma de tierra, aunque hay telurómetros muy precisos que pueden requerir de una cuarta conexión para eliminar del resultado de la medida la resistencia de los propios cables de prueba.

Estas conexiones son:

• E/C1: conexión del borne C1 del telurómetro al electrodo bajo prueba.
• S/P: conexión del borne S del telurómetro a la pica P llamada pica auxiliar de referencia de potencial. Esta pica pertenece a la dotación del telurómetro y se deberá clavar en la tierra a cierta distancia del electrodo bajo prueba.
• H/C: conexión del borne H del telurómetro a la pica C auxiliar de inyección de corriente. Esta pica también es un accesorio del telurómetro, y se deberá clavar en la tierra a una distancia aún mayor.

El telurómetro inyecta una corriente alterna en la tierra a través del electrodo que se está comprobando, E, y la pica de corriente C; a continuación, mide la caída de tensión entre las picas P y E y, por último, y mediante la Ley de Ohm, calcula la resistencia.

Resumiendo, el método a seguir para la medida y cálculo de la resistencia de puesta a tierra es el siguiente:

1. 1. Se desconecta el circuito de tierra de la toma de tierra en el punto de puesta a tierra.
   2. Se conecta la toma a tierra al borne del aparato que indica resistencia del terreno.
   3. A una distancia entre 20 y 50 metros, se clava una sonda auxiliar de unos 30 cm de longitud, y se conecta mediante cable de cobre al borne H del aparato medidor; es lo que llamamos la sonda auxiliar de intensidad.
   4. A una distancia entre 20 y 50 metros, clavamos la sonda de tensión y la conectamos al borne S del aparato de medida.
   5. Leemos el valor de la medida reflejado en el telurómetro.

Cuando por alguna circunstancia no se puedan introducir en el terreno las sondas de tensión y de intensidad (presencia de roca, hormigón, etc...), se procederá a envolver dichas sondas en bayetas húmedas y se colocan sobre el terreno regándolas abundantemente. El valor obtenido usando este método es muy similar al real. Esta situación es muy habitual cuando se quiere revisar la toma de tierra de un edificio, ya que todos los alrededores suelen estar acerados y es difícil encontrar terreno donde introducir las picas.

Ya hemos estudiado los elementos que deben conectarse a tierra en un edificio:

• Las instalaciones de fontanería, gas y calefacción; depósitos, calderas, etc.
• Guías metálicas de los aparatos elevadores.
• Instalaciones de pararrayos.
• Instalaciones de antenas colectivas de TV y FM.
• Redes equipotenciales de cuarto de baño, que unan enchufes eléctricos y masas metálicas.
• Toda masa o elemento metálico significativo.
• Estructuras metálicas y armaduras de muros o soportes de hormigón.

Dada la singularidad de las instalaciones de pararrayos, a continuación vamos a describirlos tanto en su aspecto constructivo como en la forma de conectarlos a tierra.

La instalación de los pararrayos debe garantizar la protección de los edificios contra descargas atmosféricos directas, no protegiendo cuando éstas son transmitidas a través de la red de distribución de energía eléctrica.

Con la aparición del Código Técnico de la Edificación aparecen nuevas medidas de seguridad, y los pararrayos pasan a ser un elemento más en las nuevas edificaciones.

El CTE SU 8 "Seguridad frente al riesgo causado por la acción del rayo", fija las exigencias básicas para una protección integral contra el rayo y sobretensiones en edificios y sus instalaciones. Este código es de aplicación en:

• Obras de edificaciones de nueva construcción.
• Obras de ampliación, modificación, reforma o rehabilitación.
• Cambio de actividad o uso del edificio existente.

El objetivo de una protección integral contra el rayo y sobretensiones es:

• Aportar seguridad a las personas.
• Proteger estructuras, bienes y equipos electrónicos.

Esta protección consta de tres partes:

1. Protección externa: El sistema externo de protección contra el rayo está formado por dispositivos captadores y por derivadotes o conductores de bajada. Los dispositivos captadores podrán ser puntas Franklin, mallas conductoras y pararrayos con dispositivo de cebado.
2. Protección interna: Este sistema comprende los dispositivos que reducen los efectos eléctricos y magnéticos de la corriente de la descarga atmosférica dentro del espacio a proteger. (limitador de sobretensiones)
3. Red de tierra: La red de tierra será la adecuada para dispersar en el terreno la corriente de las descargas atmosféricas.

El rayo es una poderosa descarga electrostática natural, producida durante una tormenta eléctrica. La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire.

La corriente eléctrica que pasa a través de la atmósfera, calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del rayo: el trueno.

Hoy en día conocemos que la conductividad se produce por la presencia de iones en el aire.

En general, durante una tormenta, las corrientes verticales realizan una separación de cargas y las mantienen alejadas unas de otras en el interior de la nube. Las partes superiores de las nubes de tormenta poseen carga positiva, y llegan a cargarse de forma negativa en su parte inferior. Esta carga negativa ayuda a concentrar una carga positiva en la tierra.

El paso de la chispa eléctrica se produce porque la tierra que se haya debajo de la nube, tiene carga contraria durante la tormenta.

Las cargas positivas terrestres, atraídas por las negativas de la nube, suben por los apoyos de las líneas eléctricas, las torres, los mástiles, los árboles formándose unos pequeños efluvios que se elevan hacia la nube tormentosa llamados "trazadores ascendentes".

A su vez se crean desde la nube hacia tierra unos efluvios que llamamos "trazadores descendentes".

Cuando los trazadores ascendentes y descendentes llegan a encontrase se produce el punto de discriminación y el punto de impacto, por lo que el dieléctrico del aire se perfora por el arco que forma la caída del rayo a tierra.

El pararrayos establece un camino con baja resistencia para el paso del rayo y así evita que atraviese la estructura del edificio.

Los pararrayos están diseñados utilizando el hecho que las descargas eléctricas se producen a través de los circuitos con menor resistencia eléctrica. Los pararrayos están hechos de metales de muy baja resistencia eléctrica que permiten el flujo eléctrico con facilidad de modo que las descargas (rayos) se producen a través de ellos y no por los edificios u otras estructuras que protegen que, en general, tienen resistencias eléctricas mucho mayores que los pararrayos.

Como consecuencia de este primer experimento nació el primer pararrayos que conocemos como pararrayos convencional Franklin.

El radio de protección de una punta Franklin es muy limitado, prácticamente igual a su altura, es decir, si un pararrayos Franklin está instalado a 40 m de altura, tendrá un radio de protección de 40 m.

Posteriormente, en 1923 el físico Gustavo Capart, patenta el primer pararrayos radiactivo que supuestamente protegía hasta un radio de 100 m.

En la década de los sesenta se demostró que este tipo de pararrayos no sólo eran un engaño porque no tenían un radio de protección de 100 m, sino que además tenía riesgo radiológico. Unos años después, se inicia el desmontaje de este tipo de pararrayos, aunque en la actualidad todavía hay algunos países que no han obligado a su retirada a pesar de suponer un grave riesgo para la salud y el medio ambiente.

En España fue prohibido su uso en el año 1986 por un Real Decreto aprobado por el Ministerio de Industria y Energía. El Consejo de Seguridad Nacional informó en su día que estas instalaciones no entrañan peligro para las vidas humanas, aunque si tiene riesgos su incorrecta manipulación, sobre todo durante la retirada.

Después del fracaso de los pararrayos radioactivos, a finales de los ochenta aparecieron los pararrayos PCD, que basan su funcionamiento en un dispositivo llamado de cebado que emite un "trazador ascendente". El dispositivo de cebado genera un campo eléctrico artificial lo suficientemente poderoso como para generar un trazador ascendente y lazarlo al exterior en busca del rayo, para interceptarlo y derivarlo a tierra.

Sin embargo los actuales pararrayos tipo Franklin o PDC no pueden controlar la intensidad de la descarga del rayo durante su impacto y son uno de los elementos que generan más perturbaciones electromagnéticas y corrientes de alta tensión en el radio de protección que ofrecen. Por esto, las nuevas investigaciones sobre pararrayos se encaminan a prevenir la formación del rayo, evitando la formación y captación del rayo en las estructuras a proteger.

Las nuevas tecnologías de pararrayos se dividen principalmente en dos: pararrayos CTS y pararrayos CEC.

Pararrayos CEC, (Compensador Efecto Corona). Basan su principio en la distribución equipotencial de la ionización en el aire. El objetivo es evitar el efecto punta en la atmósfera que lo rodea, concretamente distribuir radialmente la transferencia de carga de la zona, durante el primer proceso de la formación del rayo.

Con este principio físico se anula la concentración del campo eléctrico de alta tensión en las puntas más salientes de la instalación que queremos proteger, evitando la aparición del "Lider" y por consiguiente el resto del proceso del rayo, (excitación y descarga rayo). El resultado efecto / causa, es una zona eléctricamente compensada fuera de influencias de rayos directos. Se suelen utilizar en estructuras metálicas como postes o pequeñas antenas de televisión de casas, donde el radio de protección que queremos proteger sea de 20 metros garantizando un 95 % la reducción de impactos directo de rayos.

Según el CTE DB SU 8 (Código Técnico de la Edificación, Documento Básico, Seguridad de Utilización, Sección 8), será necesaria la instalación de un sistema de protección contra el rayo en los siguientes casos:

• Edificios donde se manipulen sustancias tóxicas, explosivas o altamente inflamables.
• Edificios con altura superior a 43 m.
• Siempre que la frecuencia esperada de impactos (Ne) sea mayor que el riesgo admisible (Na). Ne > Na (según los cálculos del CTE).

El CTE ofrece algunas tablas y mapas que nos permiten calcular la frecuencia esperada de impactos (Ne), dependiendo de los siguientes factores:

• Situación del edificio en relación con el entorno (edificio aislado, próximo a edificios o árboles, rodeado de edificios más bajos, etc...).
• Situación geográfica, ya que debemos determinar el valor de Ng correspondiente al número impactos sobre el terreno (nº impactos/año, km²).
• Superficie de captura equivalente del edificio aislado en m², que es la delimitada por una línea trazada a una distancia 3H de cada uno de los puntos del perímetro del edificio, siendo H la altura del edificio en el punto del perímetro considerado.

Del mismo modo, el CTE también ofrece una serie de tablas que nos permiten calcular el riesgo admisible Na:

• Tipo de construcción (cubiertas metálicas, de hormigón o de madera).
• Contenido del edificio (edificios con contenido inflamable o no)
• Uso del edificio (local de pública concurrencia, comercial, sanitario, docente, etc...)

Cuando ya hemos obtenido los valores de Ne y Na, podemos calcular la eficacia E requerida para una instalación de protección contra el rayo mediante la siguiente fórmula:

E=1-

La siguiente tabla indica el nivel de protección correspondiente a la eficiencia requerida. Las características del sistema para cada nivel de protección se describen en el Anexo SU B:

Ningún recurso de fuentes externas que requiera citar explícitamente sus datos de licencia ha sido usado en esta unidad, por lo que este anexo queda vacío. Todos los recursos utilizados, de fuentes internas, se acogen al Aviso Legal de la plataforma.