La puesta a tierra de una planta industrial no es una varilla con un valor en ohmios: es un sistema que une la malla de la subestación, los electrodos, la conexión del neutro, la protección contra rayos y la equipotencialidad de tableros, estructuras y equipos electrónicos. Se diseña con la resistividad del suelo y la corriente de falla (IEEE 80), se mide con métodos de IEEE 81 y, en Colombia, debe cumplir el RETIE, cuyo criterio de fondo son las tensiones de paso y de contacto.
Qué es la puesta a tierra de una planta industrial
La puesta a tierra industrial es el conjunto de conductores, electrodos y conexiones que une a tierra las partes metálicas, el neutro de los transformadores y las protecciones contra rayos de una planta o nave industrial. Tiene tres trabajos:
- Proteger a las personas: durante una falla a tierra, limitar la diferencia de potencial entre la mano y los pies (tensión de contacto) y entre los dos pies (tensión de paso).
- Hacer que las protecciones actúen: dar un camino de baja impedancia para que la corriente de falla sea suficiente y el relé o el interruptor despeje rápido.
- Proteger los equipos: controlar las sobretensiones por rayos y maniobras y dar una referencia estable a la electrónica, los variadores y las comunicaciones.
Una planta que solo tiene «una varilla con buen valor» cumple, en el mejor caso, con una parte del primer trabajo.
Partes del sistema
| Parte | Qué hace |
|---|---|
| Malla de la subestación | Controla las tensiones de paso y contacto donde la falla es mayor. Vea malla de puesta a tierra |
| Electrodos y varillas | Conectan el sistema con el suelo y bajan la resistencia |
| Conductor de puesta a tierra y barras equipotenciales | Unen tableros, estructuras, bandejas, tuberías y carcasas de motores |
| Conexión del neutro | Define cómo se comporta el sistema ante una falla a tierra: sólido, por resistencia o aislado |
| Protección contra rayos | Puntas, bajantes y electrodos que llevan la descarga al suelo. Vea apantallamiento contra descargas atmosféricas |
| Referencia de equipos sensibles | Control, instrumentación, comunicaciones y centros de datos, integrados al mismo sistema |
Un concepto atraviesa todo: un solo sistema equipotencial. Las puestas a tierra de la subestación, de la nave y del pararrayos deben quedar interconectadas. Dos tierras «independientes» en la misma planta se convierten, durante una falla o un rayo, en dos potenciales distintos, y la diferencia la paga un equipo o una persona.
La conexión del neutro también es puesta a tierra
Cómo se aterriza el neutro del transformador de la planta decide la corriente de falla a tierra, las sobretensiones y qué protecciones se necesitan. Con neutro sólido, la falla a tierra es grande y la despeja la sobrecorriente. Con resistencia de neutro, la corriente queda limitada y el daño es menor, pero la protección de tierra debe ser más sensible. Con neutro aislado, la planta puede seguir operando con una primera falla, pero aparecen sobretensiones y hace falta detección. Cuando el sistema es en triángulo, un transformador de puesta a tierra crea el neutro. La decisión se toma en el diseño y se coordina con las protecciones.
Cómo se diseña
El diseño parte de dos datos del sitio y uno de la red:
- Resistividad del suelo, medida con el método de Wenner y convertida en un modelo por capas.
- Geometría disponible: área de la subestación, de la nave y de los patios.
- Corriente de falla a tierra y tiempo de despeje, del estudio de cortocircuito y de los ajustes de las protecciones.
Con eso, la guía IEEE 80 calcula la elevación de potencial de la malla y las tensiones de paso y de contacto tolerables, que dependen del tiempo de despeje y de la capa superficial (grava, asfalto). Para sistemas industriales y comerciales, IEEE 142 es la referencia clásica sobre conexión del neutro y puesta a tierra de equipos. El diseño se ajusta con más conductor, varillas profundas, capa superficial de alta resistividad o control de gradiente en cercas y puertas.
Qué pide la norma en Colombia
El RETIE (Resolución 40117 de 2024 y sus modificaciones) exige que toda instalación tenga un sistema de puesta a tierra que controle las tensiones de paso, de contacto y transferidas. Su tabla 3.12.3.a da valores máximos de referencia: 1 Ω para subestaciones de alta y extra alta tensión, 10 Ω para subestaciones de media tensión y para protección contra rayos, y 25 Ω para el neutro de acometida en baja tensión. El mismo artículo aclara que cumplir esos valores no exime de garantizar que las tensiones no superen las tolerables.
El reglamento exige medir la resistencia de puesta a tierra antes de la puesta en funcionamiento y en el mantenimiento, con la periodicidad de su tabla 3.12.6.a. En México, la NOM-029-STPS-2011 pide probar la resistencia y la continuidad de la puesta a tierra al menos una vez al año; vea NOM-029-STPS.
Cómo se mide
La guía IEEE 81 agrupa las mediciones: resistividad del suelo, resistencia o impedancia de la puesta a tierra por caída de potencial, potenciales de superficie (paso y contacto) y continuidad entre equipos y la malla. Una sola lectura con el telurómetro junto a una varilla no dice si la planta es segura. Lo explicamos en la guía de la prueba de resistencia de puesta a tierra.
Señales de que la puesta a tierra está fallando
- Equipos electrónicos, variadores o tarjetas que se dañan después de tormentas.
- Protecciones de tierra que no operan o que operan sin motivo claro.
- Choques eléctricos leves al tocar carcasas o estructuras.
- Ruido en instrumentación y fallas de comunicación sin causa aparente.
- Conexiones corroídas, conductores robados o cortados, cajas de inspección enterradas.
- Ampliaciones de la nave o de la subestación que no se integraron a la malla existente.
Errores frecuentes
- Tierras separadas para «potencia», «electrónica» y «pararrayos».
- Diseñar con una resistividad supuesta, sin medir el suelo.
- Calcular con la corriente de falla de hace diez años, cuando la planta o la red ya crecieron.
- Medir con los cables de guarda o los neutros conectados y creer que la malla sola da ese valor.
- Dejar la puesta a tierra fuera del plan de mantenimiento.
Diseñamos y medimos su puesta a tierra
Nuestro equipo diseña el sistema de puesta a tierra de subestaciones e industria, con la resistividad medida, la corriente de falla del estudio y la verificación frente a IEEE 80 y el RETIE. El diseño lo hacemos de forma remota con sus datos; en Colombia también medimos resistividad, resistencia, tensiones de paso y de contacto y continuidad, y le entregamos los resultados interpretados. Vea nuestro servicio de diseño de ingeniería y estudios y de ingeniería primaria, las mediciones en pruebas y puesta en servicio, y escríbanos por contacto.
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Referencias
- IEEE 80, IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding.
- IEEE 81, IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System.
- IEEE 142, IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems.
- Ministerio de Minas y Energía de Colombia, Resolución 40117 de 2024 (RETIE) y sus modificaciones, artículos 3.12.3 y 3.12.6.
- Secretaría del Trabajo y Previsión Social, NOM-029-STPS-2011, DOF 29 de diciembre de 2011.
Preguntas frecuentes
¿Qué valor de puesta a tierra debe tener una planta industrial?
En Colombia, el RETIE da valores máximos de referencia según el tipo de instalación, por ejemplo 10 Ω para subestaciones de media tensión y 25 Ω para el neutro de acometida en baja tensión. Pero cumplir el valor no basta: el requisito de fondo es que las tensiones de paso, de contacto y transferidas no superen las tolerables.
¿Las tierras de los equipos electrónicos deben ir separadas de la tierra de potencia?
No deben quedar aisladas. Una tierra «limpia» separada crea diferencias de potencial peligrosas durante una falla o una descarga atmosférica y daña equipos. La práctica correcta es un solo sistema de puesta a tierra equipotencial, con un diseño cuidadoso de la referencia para los equipos sensibles.
¿Cada cuánto se mide la puesta a tierra de una planta?
En Colombia, el RETIE fija en su tabla 3.12.6.a el período máximo entre inspecciones con mediciones según el nivel de tensión. En México, la NOM-029-STPS-2011 pide probar la resistencia y la continuidad de la puesta a tierra al menos una vez al año y registrar los valores. Además, conviene medir después de ampliaciones o de eventos como descargas atmosféricas.