Todo sistema de PAT cuenta con las siguientes partes:
Componentes Principales de un Sistema de Puesta a Tierra
1. Toma de Tierra
Está constituida por los siguientes elementos:
- Electrodo de puesta a tierra: Es una masa metálica, permanentemente en buen contacto con el terreno, para facilitar el paso a este de las corrientes de defecto que pueden presentarse.
- Línea de enlace con tierra: Está formada por conductores que unen el electrodo o conjunto de electrodos con el punto de PAT.
- Punto de conexión de PAT: Es un punto situado afuera del suelo que sirve de unión entre la línea de enlace con tierra y la línea principal de tierra.
El punto de PAT estará constituido por un dispositivo de conexión (regleta, barra, bornes) que permiten la unión entre conductores de la línea de enlace y principal de tierra, de forma que pueda, mediante instrumentos apropiados, separar los cables de enlace y poder realizar la medida de la resistencia de tierra.
- Líneas principales de tierra: Están formadas por conductores que partirán del punto de PAT y a los cuales estarán conectadas las derivaciones necesarias para la PAT de las masas, generalmente a través de los conductores de protección.
- Derivaciones de la línea de tierra: Están constituidas por conductores que unirán la línea principal de tierra con los conductores de protección o directamente las masas.
- Conductores de protección: Sirven para unir eléctricamente la masa de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la protección contra los contactos indirectos.
Magnitudes Eléctricas Clave en un Sistema de Puesta a Tierra
Los valores que caracterizan una puesta a tierra están muy relacionados entre sí. Sabemos que, dependiendo de la característica del terreno, este presenta diferentes valores de resistividad, los cuales son afectados por las condiciones ambientales. Estos valores de resistividad, en conjunto con la geometría de la instalación de PAT, nos fijarán un valor de resistencia de tomas de tierra. Si a esto sumamos la presencia de una corriente de falla, tendremos la aparición de diferencias de potencial en las tomas de tierra. Esta circulación de corriente no solo será parte importante de la definición del potencial en ese punto, sino que también, y en conjunto con la característica del terreno, nos fijarán los gradientes de potencial en las zonas próximas a nuestra PAT.
- La corriente de falla está definida en su valor máximo por la potencia de cortocircuito existente en el lugar donde se halla nuestra instalación.
Bajo condiciones de falla, por la toma de tierra circulará una corriente *I* y si sobre esta existe respecto de un punto del infinito que denominamos de potencial *Uo*. En estas condiciones es posible definir *Uo/I* a la que denominaremos *R* por resistencia de la toma de tierra, la cual es la que definirá los valores de la corriente de falla *I*, de esta depende el comportamiento y coordinación de las protecciones de nuestro sistema.
Tensión de Paso
Se define como la diferencia de potencial entre dos puntos en la superficie del terreno, que dictan una distancia de un paso la que se asimila a un metro (1 m), en la dirección del máximo gradiente de potencial. Esta distancia convencional de un metro es la distancia que existe entre los pies de una persona mientras esta camina. El factor 2*Rf* se debe a que los dos pies se encuentran interpuestos al paso de la corriente.
Tensión de Contacto
Para analizar los casos de mayor peligro para la persona en el caso de la presencia de una corriente de falla sobre una toma de tierra, no resultan las tensiones de paso, sino del doble contacto del cuerpo, por una parte con una estructura unida a los electrodos de puesta a tierra que se encuentra a un potencial igual a *Uo* y por otra parte la tensión sobre el terreno *Ux*, a una distancia del orden de un metro.
Cuando el hombre es sometido a una tensión de contacto como en el que se ve en la figura, el circuito en el que se presenta la corriente peligrosa incluye la resistencia del cuerpo, la resistencia de contacto de la mano con la superficie de contacto (Generalmente se supone nula), y la resistencia del dispersor formado por los pies apoyados en el suelo. La resistencia de un pie apoyado sobre el suelo se asimila a la que presenta una placa plana apoyada sobre un medio de resistividad constante.
*Rf* = resistencia de dispersión de 1 pie
*Rk* = resistencia del cuerpo humano aprox 1000 ohm
El valor medio se debe a que los pies se encuentran en paralelo *rf*=3*ro*
Consideraciones sobre la Medida de la Resistividad
La presencia en la zona de medición de cuerpos metálicos, por ejemplo, canalizaciones desnudas, tuberías de agua, etc. o de extractos de terrenos muy resistentes o muy conductores, que acaben aflorando en la superficie pueden perturbar las medidas de la resistividad, ya que para franquear tales obstáculos, se originan modificaciones en los filetes de corriente en el suelo y en consecuencia se modifica el campo eléctrico sobre el punto de medida.
La forma de evidenciar las posibles causas perturbadoras y también, de verificar que no existen variaciones sensibles, es la de efectuar mediciones en diversas zonas, del emplazamiento de la instalación de tierra y con distinta separaciones de los electrodos, para de esta forma confirmar resultados de variaciones importantes de la resistividad según la situación o profundidad del terreno.