La toma de tierra en una vivienda unifamiliar, el cálculo de los circuitos y la instalación del sistema son esenciales para la seguridad del hogar. La toma de tierra sólo cumplirá su función si se selecciona correctamente el circuito y se cumplen todas las normas y requisitos. La instalación por parte del usuario requiere el conocimiento de los principios de diseño y las normas de fabricación.
Contenido
- 1 ¿Necesita la vivienda particular una toma de tierra?
- 2 Esquemas de puesta a tierra: cuál es el mejor
- 3 Qué es un bucle de tierra: definición y configuración
- 4 Tipos de bucles de tierra
- 5 Normas y requisitos para el bucle de tierra
- 6 Cálculo de la toma de tierra de una vivienda particular: fórmulas y ejemplos
- 7 Dibujar un diagrama
- 8 Materiales para los bucles de tierra
- 9 Cómo hacer un bucle de puesta a tierra usted mismo
- 10 Conjuntos de puesta a tierra prefabricados para viviendas particulares
- 11 Características de los esquemas de puesta a tierra de 220 V y 380 V
- 12 Errores comunes de instalación
¿Es necesario conectar a tierra una vivienda particular?
Al utilizar cualquier aparato eléctrico en la casa, siempre existe el riesgo de que el aislamiento de los cables se dañe o se produzca un cortocircuito. En este caso, cualquier contacto humano con la zona de peligro provoca una descarga eléctrica que puede acabar de forma trágica. La corriente siempre tiende a la tierra y el cuerpo humano se convierte en el conductor que conecta el aparato dañado con la tierra.
¿Qué aporta la toma de tierra? Esencialmente, es un sistema que proporciona la ruta más corta para la corriente eléctrica. Según la ley de la física, elige el conductor con la menor resistencia eléctrica y el circuito tiene esta propiedad. Casi toda la corriente se dirige al electrodo de tierra y, por lo tanto, sólo una fracción de ella pasará por el cuerpo humano y no podrá causar ningún daño. De este modo, un circuito de puesta a tierra garantiza la seguridad eléctrica. Los documentos normativos (GOST, SNiPs, PUEs) especifican que cualquier edificio privado y residencial debe estar equipado con ella para las redes de CA de más de 40 V y las de más de 100 V.
Además de garantizar la seguridad, un sistema de puesta a tierra aumenta la fiabilidad y la durabilidad de los aparatos. Garantiza el funcionamiento estable de las instalaciones, protege contra las sobretensiones y diversas perturbaciones de la red y reduce la influencia de las fuentes externas de radiación electromagnética.
La toma de tierra no debe confundirse con los pararrayos (pararrayos). Aunque el principio es similar, tienen una función diferente. Los pararrayos actúan desviando la descarga de un rayo hacia el suelo cuando éste incide en una casa. Esto crea una potente carga eléctrica, que no debe entrar en la red interna, ya que puede simplemente fundir el cable o el alambre. Por ello, la línea de pararrayos va desde los receptores del tejado en un circuito externo y no debe solaparse con la línea de tierra, la línea interna. El pararrayos y la línea de puesta a tierra pueden tener un circuito subterráneo común (si hay una reserva en el área de la sección transversal), pero el cableado debe estar separado.
Esquemas de puesta a tierra: ¿Cuál es el mejor?
El sistema de puesta a tierra de una vivienda unifamiliar depende del tipo de suministro de la red eléctrica. En la mayoría de los casos, se trata de un sistema TN-C. Este sistema está provisto de un cable de dos hilos o una línea aérea de dos hilos a una tensión de 220 V y un cable de cuatro hilos o una línea de cuatro hilos a 380 V. En otras palabras, una fase (L) y un conductor de tierra de protección combinado (PEN) están conectados a la casa. En las redes completas y modernas, el conductor PEN se divide en conductores separados -el conductor de trabajo o neutro (N) y el conductor de protección (PE)- y la alimentación se realiza mediante una línea de tres o cinco hilos, respectivamente. Dadas las opciones anteriores, el esquema de puesta a tierra puede ser de 2 variedades.
Sistema TN-C-S
Proporciona la separación del alimentador PEN en conductores paralelos. Para ello, el conductor PEN se divide en la celda de entrada en 3 barras: N ("neutro"), PE ("tierra") y una barra separadora para 4 conexiones. Además, los conductores N y PE no pueden entrar en contacto entre sí. La barra de PE está conectada al cuerpo de la caja y el conductor N está montado sobre aisladores. El circuito de puesta a tierra es conducido al divisor de barras. Entre el conductor N y la barra de puesta a tierra se instala una conexión transversal de al menos 10 mm² (sección de cobre). El neutro y la tierra no se cruzan en el cableado posterior.
¡Información! Es importante tener en cuenta que este sistema sólo es eficaz con un dispositivo de corriente residual (RCD) y un dispositivo de corriente residual (RCB).
Sistema de TAC
En este sistema, no es necesario dividir los conductores, ya que los conductores neutros y de tierra ya están separados en una red adecuada. La conexión correcta se realiza simplemente en la caja. El circuito de puesta a tierra se conecta al conductor PE (núcleo).
La pregunta de qué sistema de puesta a tierra es mejor no tiene una respuesta clara. Un sistema TT es más sencillo de instalar y no requiere dispositivos de protección adicionales. Sin embargo, la gran mayoría de las redes funcionan según el principio TN-C, lo que obliga a utilizar el esquema TN-C-S. Además, no es raro encontrar instalaciones de dos hilos en el hogar. Con la puesta a tierra TN, la carcasa de estos aparatos pasa a tener tensión cuando falla el aislamiento. La toma de tierra TN-C-S es entonces mucho más fiable.
Qué es un bucle de tierra: definición y construcción
Un bucle de puesta a tierra es una construcción especial de baja resistencia hecha de materiales eléctricamente conductores que permite la descarga instantánea de la corriente eléctrica en la tierra. Consta de 2 partes interconectadas: un sistema interior y otro exterior. Su conexión fiable se realiza en el cuadro eléctrico de entrada.
El subsistema exterior debe estar diseñado para permitir que la señal eléctrica se transfiera al suelo y se distribuya por una zona. Se basa en varios electrodos enterrados en el suelo y unidos mediante placas. Desde las placas, una barra colectora con una sección transversal suficiente desemboca en el cuadro eléctrico, donde se conecta al subsistema interno. Cada electrodo es una clavija metálica enterrada (martillada) a una determinada profundidad.
El subsistema interno es el cableado del circuito de puesta a tierra en toda la casa. Los conductores del cuadro eléctrico se derivan a las tomas de corriente, a las carcasas de los aparatos eléctricos potentes y a la red metálica (tuberías). Los conductores individuales se combinan en una barra común que se conecta a la barra del circuito externo.
El principio del bucle de puesta a tierra es bastante sencillo. La carga eléctrica acumulada en los elementos metálicos (recintos de la planta, tuberías, accesorios, etc.) cuando el aislamiento de los conductores de la red se daña o se induce desde fuentes externas, se precipita a través de los cables del subsistema interno, que tiene baja resistencia eléctrica, al circuito del subsistema externo. A través de los electrodos enterrados en el suelo "fluye" hacia la tierra. La tierra, por su parte, tiene una enorme capacidad que le permite "absorber" libremente esas fugas de electricidad.
Tipos de circuitos de puesta a tierra
Para "hundir" rápidamente la corriente en el suelo, el subsistema exterior la redistribuye entre varios electrodos dispuestos en un determinado orden para aumentar la superficie de disipación. Hay dos tipos principales de conexión de circuitos.
Triángulo - bucle cerrado
En este caso se trata de 3 clavijas conectadas en tiras en un triángulo isósceles. La distancia entre los electrodos se elige según este principio: la distancia mínima es la longitud de la parte subterránea del electrodo (profundidad), la máxima es de 2 profundidades. Por ejemplo, para una profundidad de enterramiento estándar de 2,5 m, el lado del triángulo se elige entre 2,5-5 m.
Lineal
Esta versión se compone de varios electrodos dispuestos en línea o en semicírculo. Se utiliza un circuito abierto cuando el área de la parcela no permite la formación de una figura geométrica cerrada. La distancia entre las clavijas es de 1-1,5 veces la profundidad. La desventaja de este método es el mayor número de electrodos.
Estos tipos son los más utilizados para la puesta a tierra de una casa particular. En principio, se puede formar un circuito cerrado en forma de rectángulo, polígono o círculo, pero se necesitará un mayor número de clavijas. La principal ventaja de los sistemas cerrados es que siguen funcionando plenamente cuando se rompe el haz entre los electrodos.
¡Importante! El circuito de la línea funciona según el principio de la cadena de margaritas y los daños en el puente ponen fuera de servicio una determinada sección del mismo.
Normas y requisitos de un bucle de tierra
Para que el bucle de puesta a tierra funcione eficazmente, debe cumplir ciertas normas:
- El contorno exterior debe estar como mínimo a 1 m y como máximo a 10 m de la casa. La distancia óptima es de 2 a 4 metros desde los cimientos.
- La profundidad de los electrodos debe elegirse entre 2-3 m. Se deja un trozo de espárrago de 20-25 cm de longitud en la superficie para la conexión de la banda.
- Desde el panel de entrada hasta el circuito se coloca una barra colectora con una sección mínima de 16 mm².
- Los electrodos se conectan entre sí únicamente mediante soldadura. En el panel, la conexión puede realizarse con pernos.
- La resistencia total del sistema no debe superar los 4 Ω para 380 V y los 8 Ω para 220 V.
El circuito externo de puesta a tierra se coloca en el suelo, lo que implica grandes exigencias en su diseño. Debe colocarse por debajo del nivel de congelación del suelo, ya que la hinchazón del mismo empujará los electrodos hacia fuera. Durante el funcionamiento, la corrosión no debe destruir el metal y aumentar excesivamente su resistencia eléctrica. La resistencia de las varillas debe permitir que se claven en terrenos duros.
Cálculo de la toma de tierra de una casa particular: fórmulas y ejemplos
Los cálculos de puesta a tierra de una vivienda particular se basan en fórmulas para calcular la resistencia al flujo de corriente de los electrodos. A continuación se muestran algunos ejemplos.
Resistencia a tierra
Para una sola varilla, se aplica la fórmula:
donde ρ eq es la resistividad equivalente de un solo suelo (seleccionado de la Tabla 1 para el suelo específico);
- L - longitud del electrodo (m);
- d - diámetro del electrodo (m);
- T - distancia del centro del electrodo a la superficie del suelo (m).
Tabla 1
| Suelo | ρ eq, Ohm-m |
|---|---|
| Turba | 20 |
| Suelo (chernozem, etc.) | 50 |
| Arcilla | 60 |
| Arcilla arenosa | 150 |
| Arena con agua subterránea hasta 5 m | 500 |
| Arena con aguas subterráneas a más de 5 m de profundidad | 1000 |
Dimensiones y distancias de las tomas de tierra
El número de electrodos en un bucle puede calcularse mediante la fórmula donde
Rn - resistencia total máxima admisible del circuito (para la red de 127-220 V - 60 Ohm, para la red de 380 V - 15 Ohm), Ψ - coeficiente climático (determinado a partir de la Tabla 2).
Cuadro 2
| Tipo de electrodo | Zona climática | |||
|---|---|---|---|---|
| I | II | III | IV | |
| Barra vertical | 1.8 ÷ 2 | 1.5 ÷ 1.8 | 1.4 ÷ 1.6 | 1.2 ÷ 1.4 |
| Barra horizontal | 4.5 ÷ 7 | 3.5 ÷ 4.5 | 2 ÷ 2.5 | 1.5 |
Los tamaños de los electrodos se seleccionan según las condiciones reales y las recomendaciones:
- tubo - espesor de pared mínimo de 3 mm, diámetro según disponibilidad de material;
- varilla de acero - diámetro mínimo de 14 mm
- ángulo - espesor de la pared 4 mm, tamaño - sujeto a la disponibilidad del material;
- Banda de unión de electrodos - anchura - al menos 10 mm, espesor - más de 3 mm.
La profundidad de enterramiento (longitud de los electrodos) se elige con la condición de que esté al menos 15-20 cm por debajo del nivel de las heladas. La longitud mínima es de 1,5 m. La distancia entre pines es de 1 a 2 longitudes de electrodo y la distancia mínima es de 2 metros.
Dibujar un diagrama
Los trabajos de puesta a tierra en una vivienda unifamiliar comienzan con la organización del esquema de conexión a tierra. El más popular es un sistema triangular cerrado. Tres electrodos conforman sus vértices, y el resto de varillas se clavan en sus lados entre los vértices. Si la zona cercana a la casa no permite la construcción de un circuito de este tipo, los electrodos se instalan en línea, en semicírculo o en "onda". Cabe señalar que la eficacia de una disposición triangular es mucho mayor.
Materiales para bucles de puesta a tierra
Un circuito de puesta a tierra debe tener una alta resistencia mecánica, una baja resistencia eléctrica y la posibilidad de una conexión fiable. Además, el coste es un factor importante a la hora de seleccionar un material.
Parámetros y materiales de las clavijas
Los electrodos o clavijas de tierra suelen ser de perfiles de acero. El material es atractivo porque se puede clavar en el suelo simplemente con un martillo. Su resistencia eléctrica es bastante satisfactoria con una sección transversal suficiente. Los pasadores pueden fabricarse con los siguientes materiales:
- Vara. La elección más común es una varilla con un diámetro de 16-18 mm. No se recomiendan las barras de refuerzo, ya que están sujetas a la muda, lo que provoca un aumento de la resistencia específica. Además, la superficie ondulada provoca un uso ineficiente de la sección transversal de la varilla.
- Ángulo. El tamaño más común es una esquina de 50x50 mm con un grosor de pared de 4-5 mm. La parte inferior está afilada para facilitar el martilleo.
- Tubos de más de 50 mm de diámetro con un espesor de pared de 4-5 mm. Los tubos de pared gruesa se recomiendan para suelos duros y regiones con sequías frecuentes. Los agujeros se perforan en la parte inferior de dicho poste. Cuando el suelo se seca, se vierte agua salada en la tubería para aumentar la capacidad de dispersión del suelo.
Con qué hacer un enlace metálico
Los electrodos clavados en el suelo están conectados entre sí por una unión metálica. Se puede fabricar con los siguientes materiales:
- Cinta o alambre de cobre con una sección mínima de 10 mm2.
- Cinta o alambre de aluminio de al menos 16 mm de sección2.
- Banda de acero con una sección mínima de 48 mm².
El fleje de acero de dimensiones (25-30)x5 mm es el más común. Su principal ventaja es que se puede soldar con fiabilidad a los electrodos. Cuando se utiliza un conductor de metal no ferroso como enlace, se sueldan pernos a los pasadores, en los que se fijan las barras.
Cómo hacer un interruptor de puesta a tierra usted mismo
La instalación de la toma de tierra puede hacerla usted mismo. A continuación se describen todos los pasos.
Selección de un sitio
Debe estar en una parte de la propiedad cercana a la casa que no sea frecuentada por personas o animales domésticos innecesariamente. El contorno no debe estar a menos de 1 metro de los cimientos del edificio. Esta zona debería estar preferiblemente vallada con un seto bajo. Todos los puntos de los electrodos están marcados en el suelo. Normalmente se construye un triángulo regular e isósceles.
Movimientos de tierra
A lo largo de todas las marcas, se excava una zanja de 0,5-0,6 m de profundidad. Se excava una zanja similar en el transcurso del tendido de la barra colectora que conecta el circuito con el armario de alimentación.
Montar la estructura
Comience por introducir los pernos a una profundidad preestablecida (normalmente 2-2,5 m), como se muestra en el diagrama. En la parte superior de los pasadores se suelda una cortinilla metálica. Una tira se suelda al electrodo más externo (el vértice de un triángulo) y se coloca en la zanja que va a la casa.
Entrar en la casa
La barra del circuito se introduce en el cuadro eléctrico de entrada. Se perfora un agujero en el extremo para una conexión atornillada. Aquí se conecta el conductor correspondiente del cable. En un sistema TN-C-S, la barra colectora está conectada a un distribuidor de barras.
Comprobación y control
El control se realiza midiendo la resistencia eléctrica de todo el circuito. No debe superar los valores estándar
A menudo se utiliza un método de prueba sencillo. Se conecta una lámpara incandescente de 100-150 W: un extremo a la fase y el otro a la tierra. Una luz clara indica una buena instalación. Si brilla débilmente, comprueba la calidad de las juntas. Si la lámpara no brilla, el montaje no se ha realizado correctamente.
Kits de puesta a tierra prefabricados para viviendas particulares
La instalación por parte del usuario puede reducir considerablemente el coste de un sistema de puesta a tierra. Sin embargo, los kits ya preparados permiten acelerar el trabajo y aumentar la fiabilidad del circuito. Puedes destacar estos modelos:
- ZandZ - Uno o varios electrodos de acero inoxidable. La profundidad de enterramiento permitida es de hasta 10 m. El precio depende de la longitud de los pasadores. El precio medio de un juego con electrodos de cinco metros es de 23500 rublos.
- Galmar - tiene electrodos de hasta 30 m de longitud. El precio medio es de 41.000 rublos.
- Elmast. Este sistema se fabrica en Rusia y se adapta a las condiciones de funcionamiento rusas. Precio - desde 8000 rublos.
¡Importante! Hay muchos modelos en el mercado ruso, lo que le permite hacer la mejor elección. La profundidad de conducción de sus electrodos oscila entre 5 y 40 m. El rango de precios es de 6000-28000 rublos.
Características de los esquemas de puesta a tierra de 220 V y 380 V
Los esquemas de puesta a tierra para la introducción de redes a 220 y 380 V tienen ciertas diferencias. El circuito externo de estos sistemas es exactamente el mismo. La diferencia radica en el trazado de los cables y la entrada en la casa. En el caso de una red de 220 V, se introduce una línea de dos hilos. Un conductor se divide en un neutro y una tierra y el otro se instala en aisladores.
En el caso de una red de 380 V, suele ser adecuada una línea de cuatro hilos. Un conductor se divide de la misma manera que en el caso anterior, y los otros 3 conductores se montan en aislantes y se aíslan entre sí. Los conductores de fase y el neutro se conducen a través de un RCD y un dispositivo de corriente residual.
Errores comunes de instalación
Según los expertos, en las instalaciones no autorizadas se suelen cometer los siguientes errores:
- Intentar proteger los electrodos de la corrosión mediante la pintura. Este método es inaceptable, ya que evita el desbordamiento en el suelo.
- Conectar la unión metálica de acero a los pernos con pernos. La corrosión rompe rápidamente el contacto entre los elementos.
- Excesiva distancia del bucle a la casa, lo que aumenta en gran medida la resistencia del sistema.
- Utilización de un perfil demasiado fino para los electrodos. Al cabo de poco tiempo, la corrosión provoca un fuerte aumento de la resistencia del metal.
- Contacto de conductores de cobre y aluminio. En este caso, la conexión se deteriora debido a la corrosión por contacto.
Si se detectan defectos en el diseño, hay que remediarlos inmediatamente. Un aumento excesivo de la resistencia eléctrica o una perturbación de la continuidad del circuito interrumpen la operación de puesta a tierra. Un circuito no puede garantizar la seguridad.
Un circuito de toma de tierra es esencial para una casa privada. Esta construcción garantizará la seguridad eléctrica de los ocupantes y evitará trágicos accidentes. Sin embargo, hay que recordar que la eficacia de la toma de tierra depende del cálculo correcto, de la elección de los circuitos y de la ejecución de la instalación. Si hay alguna duda sobre sus propias habilidades, es mejor utilizar un kit ya preparado.
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