Cómo utilizar una tubería metálica como electrodo de tierra

En esta publicación, exploraremos cómo se puede utilizar una tubería metálica como electrodo de tierra física. Sin embargo, es importante tener en cuenta que no todas las tuberías metálicas en una vivienda pueden cumplir con los requisitos establecidos por el Código. Además, el Código también establece que estas tuberías metálicas deben interconectarse con otros electrodos existentes para formar un sistema de electrodos de tierra. Lamentablemente, a menudo no se realiza la interconexión de todos los electrodos en un sistema. Es crucial que, al instalar un electrodo de tierra para un sistema de computadoras u otro equipo, se conecte a los electrodos existentes.

Una de las violaciones más comunes del Código, como mencionamos anteriormente, ocurre al instalar varillas de tierra para el sistema de televisión por cable sin conectarlas a los electrodos existentes de la residencia o el edificio. Esto puede resultar en daños a equipos electrónicos y personas durante una tormenta eléctrica.

La sección 250-50 del Código establece los requisitos para utilizar una tubería metálica de agua como electrodo de tierra y señala lo siguiente:

1. Debe ser de metal.
2. Debe estar enterrada y en contacto directo con la tierra.
3. Debe tener una longitud mínima de 3 m (10 pies) o más.
4. Debe tener continuidad eléctrica.
5. No se debe utilizar los medidores de agua para garantizar la continuidad del camino a tierra.
6. El electrodo de tierra formado por la tubería metálica debe complementarse con electrodos adicionales permitidos por el Código.

La imagen adjunta ilustra los puntos 3 y 4 de los requisitos para utilizar una tubería como electrodo de tierra. Podemos observar la conexión en puente que mantiene los 3 m (10 pies) de continuidad requeridos por el Código. Estas conexiones en puente también se requieren si se han instalado medidores de agua lo suficientemente largos para mantener la continuidad cuando se retira el medidor. Si hay una distancia de 3 m (10 pies) o más entre el medidor y el cableado del edificio, no se necesita la conexión en puente.

La imagen muestra el medidor de agua del edificio y los 3 m (10 pies) de tubería metálica en contacto con la tierra fuera del edificio. Si, por alguna razón, se quita el medidor, se perderá la continuidad del electrodo de tierra. Por lo tanto, la sección 250-50(a) exige la instalación de una conexión en puente.

Es importante tener en cuenta que no se puede depender únicamente de la tubería metálica como electrodo de tierra a lo largo de la vida útil de la instalación. Es posible quitar una sección de la tubería y reemplazarla por una de plástico, lo que eliminaría la continuidad del electrodo de tierra. Sin embargo, cuando se dispone de un sistema de tuberías metálicas, se debe utilizar como electrodo de tierra, pero se debe complementar con otro electrodo permitido por el Código.

La sección 250-50(a) permite que los electrodos complementarios se conecten a:

• Un conductor de electrodo de tierra.
• Un conductor de entrada de la acometida conectado a tierra.
• Un conductor metálico conectado a tierra.
• Cualquier cubierta metálica de servicio que esté conectada a tierra.

La importancia de unir los electrodos de tierra en instalaciones eléctricas

Descubre la importancia de unir los electrodos de tierra en instalaciones eléctricas. Unir los electrodos de tierra es un requisito importante establecido en la sección 250-50 del Código. Esta unión puede lograrse mediante diferentes métodos, como se detallan a continuación:

1. Tubería metálica de agua.
2. Estructura metálica del edificio.
3. Electrodo incrustado en concreto.
4. Anillo de tierra.
5. Cualquier otro electrodo artificial.

La sección mencionada establece que, si estos electrodos están disponibles, deben ser conectados en conjunto. La imagen adjunta ilustra la unión de los electrodos de tierra de acuerdo con los requisitos del Código. La secuencia mostrada es solo para fines ilustrativos, ya que la conexión real puede variar según la configuración existente. El principal objetivo de unir los electrodos es evitar cualquier diferencia de potencial entre ellos. Al unir todos los electrodos, se logra una diferencia de potencial igual a cero en el sistema.

La imagen también representa los requisitos establecidos en la sección 250-106, que prohíbe utilizar el electrodo de tierra del sistema de protección contra rayos como electrodo de tierra del sistema eléctrico del edificio. En la edición de 1996 del Código, se permitía la conexión entre los sistemas de tierra del edificio y de protección contra rayos. Sin embargo, el código de protección contra rayos NFPA 780 (el mismo organismo redactor del Código) exigía esta conexión. En la última edición del Código, es decir, la de 1999, se estableció que esta interconexión entre los dos sistemas debe realizarse.

La unión o interconexión de todos los electrodos de tierra, como se recomienda en la sección 250-92(b), limita la diferencia de potencial que pueda existir entre ellos. Esto se aplica no solo al sistema de tierra del edificio y al de protección contra rayos, sino también a los sistemas de telefonía y televisión por cable.

Sin embargo, surge un problema, ya que generalmente estos sistemas de televisión por cable (CATV) y telefonía requieren su propio electrodo de tierra. Lamentablemente, las tres empresas (energía eléctrica, televisión por cable y telefonía) son entidades independientes que rara vez coordinan sus esfuerzos y, por lo tanto, no existe una comunicación para interconectar estas tierras.

A pesar de esto, es necesario unir conjuntamente estos diferentes sistemas para eliminar cualquier diferencia de potencial entre los electrodos y los equipos de cada sistema. La sección 800-40(b)(1) permite la unión del electrodo de tierra de telefonía, mientras que la sección 820-40(b)(1) autoriza la unión del electrodo de tierra de televisión por cable.

La importancia de la varilla de tierra en sistemas de puesta a tierra

Descubre la importancia de la varilla de tierra en sistemas de puesta a tierra. La varilla de tierra es un componente crucial en los sistemas de puesta a tierra. Según lo establecido en la sección 250-52(c) del Código, se requiere que la varilla de tierra tenga una longitud mínima de 2.44 metros (8 pies) y un diámetro mínimo de 13 mm (½ pulgada). Estas medidas aseguran una superficie de contacto directo con la tierra de aproximadamente 312 cm2 (150 pulgadas cuadradas). Se ha comprobado que aumentar la longitud de la varilla tiene un impacto más favorable en la resistencia de la tierra que aumentar su diámetro. En la imagen adjunta se ilustra la teoría de la varilla de tierra y las resistencias involucradas. Hay tres resistencias que debemos considerar:

1. Resistencia de la varilla en sí misma.
2. Resistencia en el contacto entre la varilla y la tierra.
3. Resistencia de la tierra que rodea la varilla.

La resistencia del material conductor de la varilla suele ser insignificante y despreciable. Si la varilla de tierra se mantiene libre de grasa, pintura u otros materiales no conductores, como se indica en las secciones 250-12 y 250-52, y la tierra se compacta firmemente alrededor de la varilla, la resistencia en el contacto también será muy baja y se puede considerar despreciable.

La resistencia de la tierra se puede visualizar como capas concéntricas alrededor de la varilla. En la imagen se muestra una representación de la varilla de tierra con capas concéntricas. La capa más cercana a la varilla tiene una menor superficie y, por lo tanto, presenta una mayor resistencia.

A medida que aumenta el área de cada capa, se incrementa el área alrededor de la varilla, lo que proporciona un mayor número de trayectorias para el flujo de electrones. Esto se puede comparar con un conductor: cuanto mayor sea la sección transversal del conductor, menor será su resistencia.

La teoría de las capas concéntricas alrededor del electrodo también explica por qué un electrodo de mayor longitud puede disipar mejor los electrones en la tierra que uno de menor longitud.

Podemos pensar en el electrodo de tierra como un sistema de riego. El electrodo tiene múltiples trayectorias potenciales o puntos de riego donde los electrones entran a tierra. Este efecto de riego proporciona diversos caminos que los electrones siguen para conectarse a la tierra.

Cuando el electrodo de tierra no establece un buen contacto con la tierra, esa unión generará calor, al igual que cualquier otra unión de alta resistencia. En áreas donde el suelo tiene una composición arenosa, el calor generado por los electrones que intentan conectarse a tierra puede ser tan intenso que la arena puede llegar a cristalizarse. Aunque existan múltiples trayectorias para los electrones, la mayoría de ellos ingresarán por la parte inferior del electrodo. Los altos voltajes, especialmente la energía de un rayo, tienden a viajar en línea recta.

3 funciones del electrodo de tierra

Descubre las 3 funciones del electrodo de tierra. El electrodo de tierra desempeña varias funciones cruciales en un sistema eléctrico. Aunque a menudo se asocia con una varilla o una tubería metálica enterrada en el suelo, hay más tipos de electrodos de tierra a considerar.

1. La principal función del electrodo de tierra es mantener un contacto sólido con la tierra para asegurar que las partes metálicas de la instalación eléctrica que no conducen corriente se mantengan al potencial de tierra o potencial cero. Esto es esencial para garantizar la seguridad de las personas y los equipos, evitando el riesgo de descargas eléctricas.


2. Además, el electrodo de tierra cumple un papel fundamental en la protección contra descargas atmosféricas y sobrevoltajes transitorios. Al proporcionar múltiples trayectorias a tierra, permite que la gran cantidad de electrones generados por estas situaciones sean disipados de manera instantánea, evitando daños en los equipos y asegurando la continuidad del suministro eléctrico.


3. Otra función importante del electrodo de tierra es drenar las corrientes de fuga y las descargas electrostáticas que pueden acumularse en las cubiertas metálicas de los equipos. Estas corrientes y descargas pueden ser perjudiciales si no se canalizan adecuadamente a tierra, ya que podrían provocar fallos en el sistema eléctrico o afectar su funcionamiento.

Es importante destacar que el electrodo de tierra no debe ser utilizado como trayectoria de corriente de falla para activar dispositivos de protección. Su alta impedancia en el terreno no permitiría el flujo suficiente de corriente para activar los dispositivos de forma efectiva. Por lo tanto, su función principal se centra en mantener la referencia cero y asegurar la continuidad del conductor de tierra del equipo.

Al diseñar una instalación eléctrica, es crucial analizar el tipo de suelo y su conductividad para determinar la eficacia del electrodo de tierra. La conductividad de la tierra varía según su composición, siendo los suelos arenosos menos conductivos que los suelos ricos en nutrientes. Además, un mayor contenido de humedad en el suelo mejora su conductividad debido a las sales y minerales disueltos en el agua.

En resumen, el electrodo de tierra desempeña funciones esenciales en un sistema eléctrico. Proporciona una trayectoria segura para los electrones hacia tierra, mantiene las partes metálicas a potencial cero, protege contra descargas atmosféricas y sobrevoltajes, y drena las corrientes de fuga y las descargas electrostáticas. Al entender y utilizar adecuadamente los electrodos de tierra, podemos garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento de nuestros sistemas eléctricos.

Electrodo de tierra: Componentes y su importancia en los sistemas eléctricos

Descubre al electrodo de tierra, sus componentes y su importancia en los sistemas eléctricos. En este artículo, exploraremos los diferentes componentes del electrodo de tierra, tal como se establece en el Código, y discutiremos su interconexión y combinaciones. Es esencial comprender la importancia de estos componentes en los sistemas eléctricos para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente.

El sistema de electrodo de tierra, regulado por la parte C del artículo 250 del Código, consiste en la unión de varios componentes para formar un sistema efectivo. Estos componentes incluyen:

1. Tubería metálica de agua: Una tubería metálica enterrada bajo tierra, con continuidad eléctrica y en contacto directo con la tierra en una longitud mínima de 3.05 metros (10 pies). Si algún medidor u otro accesorio interrumpe la continuidad, se puede restablecer mediante un puente de unión para conectar las secciones de la tubería al conductor del electrodo de tierra.


2. Estructura metálica del edificio: La estructura o armazón metálica del edificio puede servir como electrodo de tierra cuando está conectada a tierra de manera efectiva. Sin embargo, es importante tener en cuenta que en algunos casos, los cimientos del edificio pueden estar sobre capas de arena o materiales plásticos no conductores, lo que afecta la conexión efectiva a tierra. En estos casos, se recomienda medir la resistencia a tierra de este electrodo.


3. Electrodo incrustado en concreto (tierra Ufer): Este electrodo consiste en una o más varillas de al menos 6 metros (20 pies) de longitud en contacto directo con la tierra y cubiertas con 5.8 centímetros (2 pulgadas) de concreto. Se coloca dentro o cerca de la parte inferior de los cimientos o bases que están en contacto directo con la tierra. Este tipo de electrodo, también conocido como tierra Ufer, demostró ser efectivo incluso en suelos secos y arenosos.


4. Anillo de tierra: Consiste en un cable de cobre desnudo colocado alrededor del edificio o estructura con una longitud mínima de 6.1 metros (20 pies) y un tamaño no inferior al calibre AWG número 2. Este cable debe estar en contacto directo con la tierra a una profundidad mínima de 76.2 centímetros (2 ½ pies).


5. Sistemas metálicos subterráneos u otras estructuras enterradas: Estos incluyen tuberías metálicas subterráneas, tanques, entre otros. Sin embargo, las tuberías metálicas subterráneas de gas no deben utilizarse como electrodos de tierra.

Además de estos componentes, el Código requiere que todos los elementos metálicos dentro o sobre el edificio, como tuberías y conductos metálicos de aire, estén conectados a tierra según las secciones 250-116 y 250-104 del Código, como medida adicional de seguridad.

La interconexión de estos componentes se realiza mediante un conductor del electrodo de tierra, que se conecta al sistema de electrodos de tierra, a la barra común o neutro, al transformador X0 o a la fase conectada a tierra en un sistema polifásico, según lo establecido en el artículo 250-64 del Código. Se recomienda utilizar un proceso exotérmico, como soldaduras de alta temperatura o soldadura exotérmica, así como abrazaderas de terminal o conexiones de compresión irreversible para garantizar una conexión segura y duradera.

En situaciones en las que varios edificios o estructuras se alimentan de un servicio o acometida común, cada uno debe tener su propio electrodo de tierra conectado al gabinete de metal del interruptor general de desconexión y al conductor de circuito puesto a tierra del sistema de corriente alterna, como se indica en el artículo 250-32 del Código, con algunas excepciones aplicables a edificaciones agrícolas.

En resumen, la correcta configuración y conexión de los componentes del electrodo de tierra es esencial para garantizar la seguridad y eficiencia de los sistemas eléctricos. Al seguir las pautas del Código y asegurar una conexión adecuada, se previenen problemas potenciales y se mantiene la integridad de los equipos electrónicos en los sistemas modernos.