Tierras - Soporte a la Seguridad Electrica.pdf

TIERRAS
Soporte de la seguridad eléctrica
Quinta edición
FAVIO CASAS-OSPINA
Bogotá D. C., agosto de 2010

© Copyright: Favio Casas Ospina
© Copyright de esta edición: ICONTEC
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reprografía y el tratamiento informático.
ISBN: 978-958-8585-15-4
Quinta edición
Impreso en Colombia - Printed in Colombia
Editor: Seguridad Eléctrica Ltda.
Autor: Ing. Favio Casas Ospina
Diseño carátula: Juan David Casas Z.
Diagramación: ICONTEC - Nury Tibasosa R.
Reimpresión: Contacto Gráfico Ltda.
Agosto de 2011

“Lo importante es no dejar de cuestionarse”
Albert Einstein
DEDICATORIA
A Emerio, Inesita (en sus 80 años de vida), Marta Elena, Juan David y Fabio Andrés por su amor.
A Hermelinda, Adriana, Ariel, Alan, Braulio, Claudia, Héctor, Jaime, Johny, Orlando y Nury
por su gran colaboración.
A nuestros aliados estratégicos en Brasil, Bulgaria, Costa Rica, Ecuador, El Salvador, México, Paraguay,
Perú, República Dominicana y Venezuela,
A Benda, Mardiguian y Meliopoulos, por ser fuente de inspiración.

TABLA DE CONTENIDO
PRÓLOGO...............................................................................................................................................15
PRESENTACIÓN.....................................................................................................................................17
ABREVIATURAS, ACRÓNIMOS Y SIGLAS UTILIZADAS.....................................................................19
UNIDADES, MAGNITUDES Y SÍMBOLOS.............................................................................................20
CAPÍTULO I. PANORAMA ACTUAL....................................................................................................21
1. IMPORTANCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA........................................................21
2. BREVE RESEÑA HISTÓRICA DE LAS PUESTAS A TIERRA...............................................24
3. DEFINICIONES RELACIONADAS CON SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA.......................26
4. RESUMEN DE SÍMBOLOS.....................................................................................................38
5. ASPECTOS GENERALES DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA..................................39
5.1. OBJETIVOS.............................................................................................................................39
5.2. FUNCIONES............................................................................................................................39
5.3. REQUISITOS MÍNIMOS..........................................................................................................40
5.4. DONDE SE REQUIEREN........................................................................................................40
5.5. DONDE NO SE REQUIEREN.................................................................................................40
6. TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTAS A TIERRA....................................................................41
6.1. PERMANENTES (PARA SISTEMAS ELÉCTRICOS).............................................................41
6.2. TEMPORALES (PARA TRABAJOS DE MANTENIMIENTO).................................................41
7. COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
...............................41
8. ESTADÍSTICAS Y PATOLOGÍAS.
............................................................................................43
9. MITOS Y REALIDADES..........................................................................................................45
CAPÍTULO II. CONCEPTOS BÁSICOS.................................................................................................47
1. ELECTROPATOLOGÍA............................................................................................................47
1.1 EFECTOS DE LA CORRIENTE EN LOS SERES HUMANOS...............................................49
1.2 FACTORES QUE INCIDEN EN LA GRAVEDAD DE UNA DESCARGA ELÉCTRICA...........49
1.2.1 INTENSIDAD DE LA CORRIENTE.........................................................................................50
1.2.2 RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL CUERPO HUMANO..........................................................50
1.2.3 DURACIÓN DEL CONTACTO.................................................................................................51
1.2.4 TRAYECTORIA DE LA CORRIENTE......................................................................................51

Tierras. Soporte de la Seguridad Eléctrica

1.3 UMBRALES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADOS........................................................51
1.4 TENSIONES DE SEGURIDAD................................................................................................52
2. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC)................................................................54
2.1 ESTRUCTURA DE LA EMC....................................................................................................55
2.2 FACTORES QUE AFECTAN LA EMC.....................................................................................56
2.3 TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO DE EMC...........................................................................57
2.4 PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS......................................................................57
3. PROTECCIÓN CONTRA RAYOS.
...........................................................................................59
3.1 PROCESO DE FORMACIÓN DEL RAYO...............................................................................61
3.2 MÉTODO PARA EVALUAR EL NIVEL DE RIESGO POR RAYOS (NRR).............................65
3.3 SISTEMA INTEGRAL DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS (SIPRA)...................................68
3.3.1 SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO (SPE).....................................................................71
3.3.2 SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO (SPI)........................................................................78
4. CORRIENTES ESPURIAS......................................................................................................82
5. ELECTRICIDAD ESTÁTICA.....................................................................................................82
CAPITULO III. GEOLOGÍA BÁSICA....................................................................................................85
1. COMPOSICIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE..................................................................85
2. ESTADOS DE ASOCIACIÓN DE LAS ARCILLAS..................................................................87
3. PROPIEDADES DEL SUELO QUE INFLUYEN EN LAS PUESTAS A TIERRA.....................88
3.1 VALORES TÍPICOS DE LA RESISTIVIDAD DE SUELOS......................................................95
4. CONDUCTIVIDAD DE CORRIENTE EN EL TERRENO.
........................................................96
5. CONDUCCIÓN DE CARGAS ELÉCTRICAS HACIA EL TERRENO......................................96
6. CORROSIÓN...........................................................................................................................98
6.1 POTENCIALES PROPIOS DE LOS MATERIALES.................................................................100
6.2 TIPOS DE CORROSIÓN.........................................................................................................101
6.3 EVALUACIÓN DE LA AGRESIVIDAD DE LOS SUELOS.......................................................102
6.4 CORROSIÓN EN PUESTAS A TIERRA..................................................................................102
6.5 FUNDAMENTOS DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA.............................................................104
6.6 CRITERIO DE PROTECCIÓN CATÓDICA..............................................................................104
6.7 PROTECCIÓN CON ÁNODOS GALVÁNICOS.......................................................................105
6.8 PROTECCIÓN POR CORRIENTE IMPUESTA.......................................................................106
CAPÍTULO IV. DISEÑO..........................................................................................................................109
1. INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................109
2. PASOS PARA LOGRAR EXCELENTES SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA....................... 110
2.1 DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS.................................................................................. 110
2.2 DISEÑO................................................................................................................................... 110
2.3 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO..................................................................................... 111
2.4 TOPOLOGÍA............................................................................................................................ 111

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2.5 MATERIALES Y CANTIDADES DE OBRA.............................................................................111
2.6 EJECUCIÓN DE OBRA...........................................................................................................111
2.7 MEDICIONES DE COMPROBACIÓN.....................................................................................111
2.8 DETALLES FINALES...............................................................................................................112
3. CORTOCIRCUITO Y FALLA A TIERRA.................................................................................112
4. PUESTAS A TIERRA PARA BAJA FRECUENCIA.
.................................................................119
4.1 ANÁLISIS DE ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA EN BAJA FRECUENCIA.................119
4.2 PUNTO FUENTE DE CORRIENTE.........................................................................................119
4.3 LÍNEA FUENTE DE CORRIENTE...........................................................................................121
4.4 MÉTODO POR SEGMENTACIÓN E INTEGRACIÓN.............................................................122
4.5 DENSIDAD DE CORRIENTE, ELEVACIÓN DE POTENCIAL Y RESISTENCIA
DE PUESTA A TIERRA...........................................................................................................124
4.6 DISTRIBUCIÓN DE POTENCIALES Y CORRIENTES EN EL SUELO..................................126
4.7 FÓRMULAS BÁSICAS PARA CÁLCULO DE PUESTAS A TIERRA......................................129
4.8 METODOLOGÍA IEEE 80........................................................................................................131
4.8.1 PARÁMETROS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO..............................131
4.8.2 CONSTANTES.........................................................................................................................131
4.8.3 VARIABLES.............................................................................................................................132
4.8.4 CÁLCULO DE TENSIÓN DE CONTACTO..............................................................................136
5. PUESTAS A TIERRA PARA ALTA FRECUENCIA..................................................................138
5.1 FUENTES DE CORRIENTE....................................................................................................139
5.2 COMPORTAMIENTO DE ELECTRODOS VERTICALES ANTE CORRIENTES
DE IMPULSO...........................................................................................................................141
5.3 MODELO DE LÍNEA DE TRANSMISIÓN...............................................................................142
5.4 MODELAMIENTO DE CONTRAPESOS ANTE CORRIENTES DE IMPULSO......................146
5.4.1 RESISTENCIA (R)...................................................................................................................147
5.4.2 CONDUCTANCIA (G)..............................................................................................................148
5.4.3 INDUCTANCIA.........................................................................................................................148
5.4.4 CAPACITANCIA.......................................................................................................................148
5.5 MODELO ELECTROMAGNÉTICO HÍBRIDO.........................................................................148
5.5.1 EL MEDIO................................................................................................................................149
5.5.2 LOS CONDUCTORES.............................................................................................................150
5.5.3 LAS FUENTES DE CORRIENTE............................................................................................150
5.5.4 LA IMPEDANCIA LONGITUDINAL.........................................................................................152
5.5.5 LA IMPEDANCIA TRANSVERSAL.........................................................................................152
5.6 ANÁLISIS NO LINEAL.............................................................................................................153
5.7 ESTUDIO DE CASOS DE ALTA FRECUENCIA.
.....................................................................154
6. INTERCONEXIÓN DE PUESTAS A TIERRA.
.........................................................................157
7. VALORES MÁXIMOS DE RESISTENCIA...............................................................................158


CAPÍTULO V. NORMALIZACIÓN...........................................................................................................161
1. REGÍMENES DE CONEXIÓN A TIERRA (RCT)....................................................................163
1.1 SISTEMA TN..
..........................................................................................................................164
1.2 SISTEMA TT............................................................................................................................166
1.3 SISTEMA IT.............................................................................................................................167
2. REQUISITOS DEL NATIONAL ELECTRICAL CODE (NEC®)...............................................175
3. CABLEADOS DE PUESTA A TIERRA PARA EQUIPOS SENSIBLES..................................182
3.1 TENSIÓN NEUTRO TIERRA..................................................................................................186
3.2 CONEXIONES PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS...............................................................187
4. BREVIARIO DE ESPECIFICACIONES...................................................................................189
CAPÍTULO VI. CONSTRUCCIÓN..........................................................................................................193
1. PROPIEDADES DE MATERIALES PARA SPT.
......................................................................193
2. CONDUCTORES.....................................................................................................................194
2.1 LÍMITES TÉRMICOS...............................................................................................................195
2.2 RADIO MEDIO GEOMÉTRICO...............................................................................................196
2.3 CONDUCTOR A TIERRA (CT) O CONDUCTOR DEL ELETRODO DE PUESTA
A TIERRA................................................................................................................................196
2.4 CONDUCTOR DE PROTECCIÓN (PE).
..................................................................................197
2.5 CÓDIGO DE COLORES..........................................................................................................198
3. PUENTES DE CONEXIÓN EQUIPOTENCIAL.......................................................................199
4. CONEXIONES.........................................................................................................................201
4.1 CONEXIONES MECÁNICAS..................................................................................................201
4.2 CONEXIONES EXOTÉRMICAS..............................................................................................202
4.2.1 NORMAS DE SEGURIDAD.....................................................................................................203
4.2.2 PREPARACIÓN DE CONDUCTORES DE COBRE................................................................204
4.2.3 PREPARACIÓN DE CONDUCTORES DE ACERO................................................................204
4.2.4 PROCEDIMIENTO GENERAL DE APLICACIÓN...................................................................204
4.2.5 CRITERIOS DE CALIDAD.......................................................................................................205
5. ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA.................................................................................205
5.1 TIPOS DE ELECTRODO.........................................................................................................205
5.2 DISPOSICIÓN DE ELECTRODOS.........................................................................................206
6. BARRAJES EQUIPOTENCIALES...........................................................................................209
7. BOBINAS DE CHOQUE..........................................................................................................211
7.1 OBJETIVOS DE LA BOBINA DE CHOQUE...........................................................................214
7.2 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO.....................................................................................214
8. EJEMPLOS DE CONSTRUCCIÓN DE SPT..........................................................................216

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CAPÍTULO VII. MEDICIONES................................................................................................................221
1. MEDICIONES FACTIBLES EN SPT........................................................................................221
2. MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD APARENTE DEL TERRENO..........................................221
2.1 MÉTODOS DE MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD.
.....................................................................222
2.1.1 MÉTODO DE WENNER..........................................................................................................222
2.2 REGISTRO DE MEDICIONES................................................................................................224
3. MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.........................................................226
3.1 MÉTODOS DE MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.
...............................226
3.1.1 MÉTODO DE CURVA DE CAÍDA DE POTENCIAL................................................................226
3.1.2 MÉTODO DE LA REGLA DEL 62%........................................................................................228
3.1.3 MÉTODO DE LA PENDIENTE................................................................................................228
3.1.4 MÉTODO DE LA INTERSECCIÓN DE CURVAS.
...................................................................231
3.2 REGISTRO DE MEDICIONES................................................................................................234
3.3 MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA PARA TORRES
DE TRANSMISIÓN..................................................................................................................234
4. MEDICIÓN DE TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO....................................................238
5. MEDICIÓN DE EQUIPOTENCIALIDAD..................................................................................239
6. TELURÓMETROS...................................................................................................................240
6.1 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TELURÓMETRO........................................................240
6.2 INFLUENCIA DE LOS FACTORES DE PERTURBACIÓN.....................................................241
CAPÍTULO VIII. MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO....................................................................243
1. TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO DE PUESTAS A TIERRA.................................................243
1.1 INSTALAR CONTRAPESOS...................................................................................................243
1.2 HACER ANILLOS ALREDEDOR DE LAS TORRES...............................................................244
1.3 HACER MALLAS DE TIERRA EXTENSAS............................................................................244
1.4 UTILIZAR CONCRETOS ESPECIALES.................................................................................244
1.5 UTILIZAR CONCRETOS CONDUCTIVOS.............................................................................244
1.6 INTRODUCIR ELECTRODOS AL CONCRETO.....................................................................244
1.7 UTILIZAR ELECTRODOS QUÍMICOS.
...................................................................................245
1.8 HACER RELLENOS................................................................................................................245
1.9 SUELOS ARTIFICIALES.........................................................................................................245
2. SUELO ARTIFICIAL FAVIGEL®..............................................................................................247
2.1 ¿QUÉ VENTAJAS OFRECE?..................................................................................................247
2.2 ¿CUÁLES SON SUS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS?..................................................248
2.3 ¿DÓNDE PUEDE UTILIZARSE?............................................................................................248
2.4 ¿CÓMO SE REALIZA SU HIDRATACIÓN?............................................................................249
3. PLAN DE MANTENIMIENTO..................................................................................................249

10
CAPITULO IX. APLICACIONES PARTICULARES................................................................................251
BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................................281
CÓDIGO DE ÉTICA APLICADO A LA INGENIERÍA.............................................................................293
ILUSTRACIONES
FIGURA 1. IMPORTANCIA DEL SPT................................................................................................. 24
FIGURA 2. RESUMEN DE SÍMBOLOS.
.............................................................................................. 38
FIGURA 3. COMPONENTES DE UN SPT.......................................................................................... 44
FIGURA 4. IMPACTO DE UN RAYO SOBRE UN ÁRBOL.................................................................. 43
FIGURA 5. MPACTO DE UN RAYO SOBRE UN EDIFICIO............................................................... 43
FIGURA 6. CONDICIÓN DE RIESGO PARA UN SER HUMANO...................................................... 48
FIGURA 7. IMPEDANCIA DEL CUERPO HUMANO.......................................................................... 50
FIGURA 8. UMBRALES DE SOPORTABILIDAD................................................................................ 52
FIGURA 9. TENSIONES DE SEGURIDAD......................................................................................... 53
FIGURA 10. TENSIÓN TRANSFERIDA................................................................................................ 53
FIGURA 11. VALORES MÁXIMOS NORMALIZADOS DE TENSIÓN DE CONTACTO....................... 54
FIGURA 12. ESTRUCTURA DE LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA............................... 55
FIGURA 13. UMBRALES DE SOPORTABILIDAD PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS -
CURVAS ITIC.................................................................................................................... 56
FIGURA 14. CIRCUITOS EN MODO DIFERENCIAL Y EN MODO COMÚN....................................... 57
FIGURA 15. LÍMITES Y MÁRGENES DE EMC.................................................................................... 58
FIGURA 16. VARIACIONES DE TENSIÓN SEGÚN IEEE 1159-1995.................................................. 58
FIGURA 17. PARÁMETROS DEL RAYO.............................................................................................. 60
FIGURA 18. POLARIZACIÓN DE NUBES............................................................................................ 63
FIGURA 19. PROCESO DE FORMACIÓN DEL RAYO........................................................................ 63
FIGURA 20. NUBE DE TORMENTA..................................................................................................... 64
FIGURA 21. ONDA TIPO RAYO............................................................................................................ 64
FIGURA 22. RAYOS EN EL MUNDO (FUENTE NASA)....................................................................... 65
FIGURA 23. SISTEMA INTEGRAL DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS........................................... 71
FIGURA 24. DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTES EN EDIFICACIONES CON CUATRO BAJANTES.. 71
FIGURA 25. MÉTODO ELECTROGEOMÉTRICO................................................................................ 73
FIGURA 26. CUBRIMIENTO DE PARARRAYOS TIPO FRANKLIN.................................................... 73
FIGURA 27. PROTECCIÓN EXTERNA TIPO MALLA.......................................................................... 75
FIGURA 28. PROTECCIÓN EXTERNA CON ANILLO EQUIPOTENCIAL........................................... 76
FIGURA 29. PARARRAYOS FRANKLIN MODELO BLUNT................................................................. 76
FIGURA 30. PARARRAYOS FRANKLIN MODELO SHARP................................................................ 77
FIGURA 31. ALAMBRÓN SOBRE SOPORTE AISLANTE................................................................... 77
FIGURA 32. SECTORIZACIÓN PARA UBICAR DPS........................................................................... 78
FIGURA 33. CONEXIÓN CORRECTA DE DPS..
.................................................................................. 79

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11
FIGURA 34. DPS EN TRANSFORMADORES...................................................................................... 80
FIGURA 35. CAPAS SUPERIORES DE LA CORTEZA TERRESTRE................................................. 85
FIGURA 36. COMPONENTES DE LA CORTEZA TERRESTRE......................................................... 86
FIGURA 37. ESTADOS DE ASOCIACIÓN DE LAS ARCILLAS........................................................... 88
FIGURA 38. PERMITIVIDAD RESPECTO A LA HUMEDAD................................................................ 92
FIGURA 39. PERMITIVIDAD RELATIVA ΕR DE LA ARENA PARA TRES VALORES
DE HUMEDAD.................................................................................................................. 92
FIGURA 40. RESISTIVIDAD DE LA ARENA PARA TRES VALORES DE HUMEDAD........................ 93
FIGURA 41. RESISTIVIDAD VS TEMPERATURA............................................................................... 95
FIGURA 42. CAMINOS CONDUCTIVOS.............................................................................................. 97
FIGURA 43. CIRCUITO DE UNA ROCA MINERALIZADA................................................................... 98
FIGURA 44. CONDICIONES DE CORROSIÓN..
.................................................................................. 99
FIGURA 45. ESCALA DE POTENCIALES DE LOS MATERIALES (SERIE GALVÁNICA).
..................100
FIGURA 46. MECANISMOS DE CORROSIÓN EN UN ELECTRODO.................................................103
FIGURA 47. PROTECCIÓN CON ÁNODOS DE SACRIFICIO.............................................................106
FIGURA 48. PROTECCIÓN CON CORRIENTE IMPUESTA................................................................107
FIGURA 49. CORRIENTES EN VARIOS CASOS DE FALLA.
..............................................................113
FIGURA 50. FALLA INTENCIONAL A TIERRA EN 230 KV.................................................................114
FIGURA 51. EFECTOS DE UNA FALLA A TIERRA EN UN SISTEMA DE POTENCIA......................115
FIGURA 52. CURVAS DE FACTOR DE FALLA A TIERRA Y FACTOR DE CONEXIÓN A TIERRA...116
FIGURA 53. DIAGRAMA DE SECUENCIA CERO.
...............................................................................117
FIGURA 54. DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE DE FALLA A TIERRA EN BAJA TENSIÓN...............118
FIGURA 55. PUNTO FUENTE DE CORRIENTE EN UN MEDIO INFINITO........................................120
FIGURA 56. POTENCIAL EN UN PUNTO M DEBIDO A UN PUNTO FUENTE DE CORRIENTE......120
FIGURA 57. MÉTODO DE SEGMENTACIÓN E INTEGRACIÓN.........................................................123
FIGURA 58. DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTES EN EL TERRENO....................................................126
FIGURA 59. CAÍDA DE POTENCIAL ALREDEDOR DE UN ELECTRODO TIPO VARILLA...............127
FIGURA 60. CORRIENTES, POTENCIALES Y RESISTENCIAS PARA DOS ELECTRODOS...........128
FIGURA 61. TENSIÓN DE MALLA EN UNA MALLA INCLINADA.......................................................128
FIGURA 62. TENSIÓN DE SUPERFICIE EN UNA MALLA INCLINADA.............................................129
FIGURA 63. FORMULARIO BÁSICO..
..................................................................................................130
FIGURA 64. TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO.
......................................................................136
FIGURA 65. CIRCUITO EQUIVALENTE TENSIÓN DE CONTACTO...................................................137
FIGURA 66. UMBRALES Y LÍMITES NORMATIVOS IEEE VS IEC.....................................................137
FIGURA 67. COMPARACIÓN DE TENSIONES DE CONTACTO IEEE VS IEC..................................138
FIGURA 68. RESISTENCIA E IMPEDANCIA DEL CUERPO HUMANO..............................................138
FIGURA 69. FUNCIÓN DOBLE EXPONENCIAL. ONDA 1,2/5 mS..
....................................................139
FIGURA 70. PARÁMETROS EN EL SUELO.
........................................................................................146
FIGURA 71. COMPORTAMIENTO DE CONTRAPESOS ANTE CORRIENTES DE IMPULSO..........147
FIGURA 72. MODELO DE UN CONTRAPESO....................................................................................147
FIGURA 73. ACOPLAMIENTO LONGITUDINAL..................................................................................151
FIGURA 74. ACOPLAMIENTO TRANSVERSAL..................................................................................151

12
FIGURA 75. IMPEDANCIA PARA DIFERENTES CONTRAPESOS....................................................155
FIGURA 76. TENSIÓN EN DIFERENTES PUNTOS DE UN CONTRAPESO......................................155
FIGURA 77. COMPORTAMIENTO DE IMPEDANCIA SEGÚN EL PUNTO DE
INYECCIÓN DE CORRIENTE..........................................................................................156
FIGURA 78. COMPORTAMIENTO DE LA TENSIÓN SEGÚN PUNTO DE INYECCIÓN
DE CORRIENTE...............................................................................................................157
FIGURA 79. SISTEMA CON PUESTAS A TIERRA DEDICADAS E INTERCONECTADAS................157
FIGURA 80. CONFIGURACIONES PROHIBIDAS.
...............................................................................158
FIGURA 81. SISTEMA TN-C.................................................................................................................165
FIGURA 82. SISTEMA TN-S.................................................................................................................165
FIGURA 83. SISTEMA TN-C-S (PNB)..................................................................................................166
FIGURA 84. SISTEMA TN-C-S (PME)..................................................................................................166
FIGURA 85. SISTEMA TT.....................................................................................................................167
FIGURA 86. SISTEMA IT.
......................................................................................................................168
FIGURA 87. COEXISTENCIA DE DIVERSOS RCT.
.............................................................................168
FIGURA 88. REGÍMENES DE CONEXIÓN A TIERRA (RCT).
.............................................................170
FIGURA 89. REGÍMENES DE CONEXIÓN A TIERRA (RCT).
.............................................................171
FIGURA 90. TIPOS DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN.....................................................................172
FIGURA 91. SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN RURAL..........................................................................173
FIGURA 92. TOPOLOGÍA DE TIERRAS Y NEUTROS........................................................................174
FIGURA 93. CONEXIONES PARA EL CASO 1....................................................................................175
FIGURA 94. CONEXIONES Y TÉRMINOS PARA SISTEMA TN-C-S.................................................175
FIGURA 95. SISTEMAS QUE DEBEN SER PUESTOS A TIERRA SEGÚN NEC...............................176
FIGURA 96. INSTALACIÓN CON FUENTE DE POTENCIA DE RESPALDO......................................177
FIGURA 97. CONEXIÓN PARA EQUIPOS SENSIBLES.....................................................................178
FIGURA 98. INSTALACIÓN DE ELECTRODOS TIPO VARILLA.........................................................179
FIGURA 99. INTERPRETACIÓN DE LA SECCIÓN 250 DEL NEC......................................................179
FIGURA 100. ESQUEMÁTICO DE CONEXIONES DEL NEC................................................................181
FIGURA 101. IMPEDANCIA DE TRANSFERENCIA EN DIRECCIÓN LONGITUDINAL.......................182
FIGURA 102. CONEXIÓN DE CABLES A MASA...................................................................................184
FIGURA 103. CONEXIÓN EQUIPOTENCIAL DE PANTALLA...............................................................184
FIGURA 104. CABLEADO DE PUESTA A TIERRA PARA EQUIPOS SENSIBLES..............................185
FIGURA 105. CONEXIONES PARA CORRIENTE CONTINUA.............................................................186
FIGURA 106. TENSIÓN NEUTRO-TIERRA PARA CARGAS MONOFÁSICAS.....................................187
FIGURA 107. TENSIÓN NEUTRO-TIERRA PARA CARGAS TRIFÁSICAS..........................................187
FIGURA 108. CONEXIONES A MASA....................................................................................................188
FIGURA 109. DISPOSICIÓN DE CABLES PARA MINIMIZAR LA INDUCTANCIA POR METRO........189
FIGURA 110. LÍMITES DE FUSIÓN DE CONDUCTORES DE COBRE.
................................................195
FIGURA 111. PUENTE EQUIPOTENCIAL.
.............................................................................................199
FIGURA 112. CONEXIONES MECÁNICAS............................................................................................201
FIGURA 113. CONEXIONES EXOTÉRMICAS.......................................................................................202
FIGURA 114. PROCESO DE APLICACIÓN DE SOLDADURA EXOTÉRMICA.....................................203

13
FIGURA 115. DISPOSICIÓN TÍPICA DE ELECTRODOS......................................................................207
FIGURA 116. DISPOSICIÓN DE ELECTRODOS PROFUNDOS...........................................................207
FIGURA 117. INFLUENCIA DEL DIÁMETRO DEL ELECTRODO........................................................208
FIGURA 118. INCIDENCIA DE LA SEPARACIÓN DE ELECTRODOS.................................................208
FIGURA 119. INCIDENCIA DE LA PROFUNIDAD DE UN ELECTRODO VERTICAL.
..........................209
FIGURA 120. BARRAJE EQUIPOTENCIAL Y ZONAS DE CONEXIÓN................................................210
FIGURA 121. DENSIDAD DE CORRIENTE PARA BARRAJES............................................................211
FIGURA 122. BOBINA DE CHOQUE PARA INTERCONEXIÓN DE TIERRAS.....................................212
FIGURA 123. INTERCONEXIÓN DE PUESTAS A TIERRA...................................................................214
FIGURA 124. RESPUESTA APROXIMADA DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 123................................215
FIGURA 125. RESPUESTA EXACTA EN ALTA FRECUENCIA DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 123..215
FIGURA 126. DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LOS EXTREMOS DE LA BOBINA....................216
FIGURA 127. MALLA PARA SUBESTACIÓN.........................................................................................216
FIGURA 128. PUESTA A TIERRA EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN................................................217
FIGURA 129. ENTRADA A UN CUARTO DE EQUIPOS........................................................................217
FIGURA 130. USO DEL BARRAJE EQUIPOTENCIAL..........................................................................218
FIGURA 131. PUENTE EQUIPOTENCIAL.
.............................................................................................218
FIGURA 132. CONDUCTOR AISLADO Y CONDUCTOR DE PROTECCIÓN.......................................219
FIGURA 133. FILTRO EN MODO COMÚN ............................................................................................219
FIGURA 134. SISTEMA ELÉCTRICAMENTE COMPATIBLE.
................................................................220
FIGURA 135. MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD APARENTE DEL TERRENO.
...................................223
FIGURA 136. FORMATO DE RECOLECCIÓN DE DATOS EN CAMPO................................................225
FIGURA 137. MÉTODO DE LA CURVA DE CAÍDA DE POTENCIAL....................................................227
FIGURA 138. MEDICIÓN DE RESISTENCIA EN ZONAS URBANAS.
...................................................227
FIGURA 139. MÉTODO DE LA PENDIENTE.........................................................................................229
FIGURA 140. CURVAS DE CAÍDA DE POTENCIAL..............................................................................231
FIGURA 141. INTERSECCIÓN DE LAS CURVAS.
.................................................................................232
FIGURA 142. FORMATO PARA MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PT................................................235
FIGURA 143. MONTAJE DE COMPROBACIÓN DE CALIBRACIÓN DEL TELURÓMETRO
DE ALTA FRECUENCIA.
...................................................................................................237
FIGURA 144. MONTAJES PARA MEDICIÓN DE TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO..............239
FIGURA 145. REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA CON FAVIGEL®.
.............247
FIGURA 146. PUESTAS A TIERRA TEMPORALES PARA ALTA TENSIÓN.........................................252
FIGURA 147. PUESTAS A TIERRA TEMPORALES PARA MEDIA TENSIÓN......................................252
FIGURA 148. PUESTA A TIERRA PARA TORRES DE TRANSMISIÓN...............................................253
FIGURA 149. PUESTAS A TIERRA PARA DISTRIBUCIÓN...................................................................254
FIGURA 150. SPT PARA TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN................................................255
FIGURA 151. SPT PARA CABLES BLINDADOS DE MEDIA TENSIÓN................................................256
FIGURA 152. SPT PARA CABLE SUBTERRÁNEO...............................................................................256
FIGURA 153. SPT PARA UNA CENTRAL DE COMUNICACIONES.....................................................257
FIGURA 154. DIAGRAMA GENERAL DE SPT PARA ESTACIONES DE
TELECOMUNICACIONES................................................................................................258

14
FIGURA 155. SIPRA EN ESTACIONES DE TELECOMUNICACIONES................................................259
FIGURA 156. SIPRA EN ESTACIONES DE TELECOMUNICACIONES................................................260
FIGURA 157. SIPRA PARA ESTACIÓN SATELITAL..............................................................................261
FIGURA 158. SPE EN TERRAZAS DE EDIFICIOS................................................................................261
FIGURA 159. SIPRA PARA PANELES SOLARES FOTOVOLTÁICOS..................................................262
FIGURA 160. SIPRA PARA CÁMARAS DE VIDEO...............................................................................262
FIGURA 161. CIRCUITO ELÉCTRICO PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS..........................................263
FIGURA 162. CABLEADOS PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS..........................................................264
FIGURA 163. SPT PARA QUIRÓFANOS...............................................................................................265
FIGURA 164. SISTEMA DE POTENCIA AISLADO PARA QUIRÓFANOS............................................265
FIGURA 165. SISTEMA DE POTENCIA AISLADO PARA QUIRÓFANOS (ESQUEMÁTICO)..............266
FIGURA 166. SPT EN ÁREAS DE CUIDADO CRÍTICO DE PACIENTES.............................................266
FIGURA 167. SPT PARA MEDIDORES DE ENERGÍA...........................................................................267
FIGURA 168. SPT PARA CERCAS ELÉCTRICAS.................................................................................267
FIGURA 169. SPT PARA PISCINAS.......................................................................................................268
FIGURA 170. SPT EN SITIO DE CARGUE Y DESCARGUE DE COMBUSTIBLE................................268
FIGURA 171. MALLA DE ALTA FRECUENCIA.......................................................................................269
FIGURA 172. MALLA DE ALTA FRECUENCIA..
.....................................................................................269
FIGURA 173. SIPRA PARA EDIFICIOS..................................................................................................270
FIGURA 174. SIPRA EN POSTE DE CONCRETO PARA ILUMINACIÓN.............................................271
FIGURA 175. SIPRA PARA GENERADORES EÓLICOS.
......................................................................272
FIGURA 176. SIPRA PARA AVIONES....................................................................................................273
FIGURA 177. SIPRA EN POZOS DE BOMBEO DE AGUA....................................................................273
FIGURA 178. SIPRA PARA TANQUES DE TECHO FLOTANTE.
..........................................................274
FIGURA 179. SPE PARA BOTES............................................................................................................274
FIGURA 180. SPE PARA IGLESIAS.......................................................................................................275
FIGURA 181. SPE PARA SILOS DE ALMACENAMIENTO....................................................................276
FIGURA 182. CONEXIONES EQUIPOTENCIALES...............................................................................277
FIGURA 183. CONTROL DE ELECTRICIDAD ESTÁTICA.....................................................................278
FIGURA 184. LABORATORIO DE ALTA TENSIÓN................................................................................279
TABLAS
TABLA 1. MITOS Y REALIDADES SOBRE SPT.............................................................................. 45
TABLA 2. PORCENTAJE DE PERSONAS QUE SE PROTEGEN SEGÚN LA CORRIENTE
DE DISPARO.................................................................................................................... 47
TABLA 3. RELACIÓN ENTRE ENERGÍA ESPECÍFICA Y EFECTOS FISIOLÓGICOS................... 48
TABLA 4. CLASIFICACIÓN DE LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS POR IEC.... 59
TABLA 5. MITOLOGÍA DEL RAYO.
................................................................................................... 60
TABLA 6. PARÁMETROS DEL RAYO.............................................................................................. 61
TABLA 7. LISTA DE VERIFICACIÓN PARA EVALUAR EL NRR..................................................... 66

15
TABLA 8. ACCIONES SUGERIDAS SEGÚN EL NIVEL DE PROTECCIÓN.................................... 68
TABLA 9. SISTEMA INTEGRAL DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS........................................... 69
TABLA 10. LISTA DE VERIFICACIÓN PARA RECEPCIÓN DE UN SIPRA...................................... 70
TABLA 11. CARACTERÍSTICAS DE LOS TERMINALES DE CAPTACIÓN Y BAJANTES............... 74
TABLA 12. PARÁMETROS PARA ESPECIFICAR UN DPS.
.............................................................. 80
TABLA 13. TENSIÓN AL IMPULSO QUE DEBEN SOPORTAR LOS EQUIPOS.............................. 81
TABLA 14. EJEMPLO DE PROPIEDADES DE SUELOS................................................................... 88
TABLA 15. RESISTIVIDAD POR EDAD.............................................................................................. 95
TABLA 16. RESISTIVIDAD POR CONFORMACIÓN........................................................................ 5
TABLA 17. TIPOS DE CONDUCTIVIDAD EN EL TERRENO............................................................ 96
TABLA 18. TIPOS DE CORROSIÓN..................................................................................................101
TABLA 19. CORROSIVIDAD DE SUELOS NATURALES SEGÚN LA RESISTIVIDAD.....................102
TABLA 20. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN DE LA AGRESIVIDAD DE LOS SUELOS..............103
TABLA 21. IMPEDANCIAS TÍPICAS DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN..............................................119
TABLA 22. CONSTANTES DE MATERIALES PARA PUESTAS A TIERRA......................................132
TABLA 23. DIMENSIONES DE CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA.......................................133
TABLA 24. VALORES DE LAS CONSTANTES DE LA FUNCIÓN DOBLE EXPONENCIAL.............140
TABLA 25. VALORES MÁXIMOS DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.................................158
TABLA 26. ESTUDIO COMPARATIVO DE TÉRMINOS DE SPT.......................................................162
TABLA 27. COMPORTAMIENTO DE DIFERENTES REGÍMENES DE CONEXIÓN A TIERRA......169
TABLA 28. TERMINOLOGÍA FIGURA 99...........................................................................................180
TABLA 29. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ELEMENTOS............................................................193
TABLA 30. CONSTANTES DIELÉCTRICAS (PERMITIVIDAD RELATIVA).
.......................................194
TABLA 31. ELEMENTOS CONDUCTORES.......................................................................................194
TABLA 32. TEMPERATURA MÁXIMA DE CONDUCTORES............................................................195
TABLA 33. RADIO MEDIO GEOMÉTRICO (RMG) PARA DIFERENTES CONDUCTORES............196
TABLA 34. CONDUCTOR DEL ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA (EN COBRE)*.....................197
TABLA 35. CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS O CONDUCTOR DE
PROTECCIÓN...................................................................................................................197
TABLA 36. CONDUCTOR DE PROTECCIÓN O DE PUESTA TIERRA DE EQUIPOS.....................198
TABLA 37. CÓDIGO DE COLORES PARA CONDUCTORES...........................................................199
TABLA 38. REQUISITOS PARA ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA........................................205
TABLA 39. ESPECIFICACIONES BOBINA DE CHOQUE..
................................................................213
TABLA 40. VALORES DE K EN FUNCIÓN DE µ PARA EL MÉTODO DE LA PENDIENTE..
...........230
TABLA 41. RESUMEN COMPARATIVO DE LOS MÉTODOS DE MEDICIÓN DE RESISTENCIA...233
TABLA 42. MEDICIONES EN TORRES DE TRANSMISIÓN.............................................................234
TABLA 43. MANTENIMIENTO DE UN SPT........................................................................................250

PRÓLOGO
En su nueva edición, el libro TIERRAS, del Ingeniero Favio Casas Ospina plantea el tema de puestas a
tierra de una forma amplia y objetiva. El texto mantiene un balance apropiado entre la presentación de
conocimientos teóricos y los aspectos prácticos de las aplicaciones experimentales relacionadas con
este tema. El desarrollo del texto es particularmente interesante para profesionales de la ingeniería, que
enfrentan desafíos relativos a la solución de los problemas asociados con la protección contra descargas
eléctricas atmosféricas (rayos) y con los sistemas de puesta a tierra, en general.
Tuve el placer de conocer al ingeniero Favio en 1994, durante el primer viaje que realicé a Colombia.
Desde entonces, he acompañado su evolución y su trayectoria profesional en el área técnica y en el
sector privado. Favio tiene una personalidad muy peculiar, posiblemente la responsable de sus logros.
Posee una inteligencia aguda, una formación humanística sobresaliente y un espíritu de cooperación
poco común. Persigue sus objetivos profesionales y los realiza, sin perder su simplicidad, su postura
solidaria y el hábito de compartir con sus colegas y amigos el saber y los frutos de su experiencia.
El actuar del ingeniero Favio en el tema de Tierras ya se extrapoló más allá de las fronteras de Colombia,
contribuyendo al desarrollo de América Latina. Considero que esta obra es uno más de los importantes
aportes de Favio para la divulgación del conocimiento en este tema.
Ing. Silverio Visacro Filho - PhD

PRESENTACIÓN
Esta edición podría denominarse “platino” por lo que representa. La primera edición se publicó en 1998, a
la cual la antecedió una versión “0” emitida el 13 de junio de 1995, compuesta de 70 páginas y 17 Figuras,
luego vino la segunda en junio de 2003, la tercera en diciembre de 2005 y la cuarta edición en agosto del
2008. Ahora presentamos a nuestros fieles lectores esta quinta y posiblemente última edición en español,
la cual nos esmeramos en ampliar y mejorar, compuesta por 296 páginas y 184 Figuras. Es la demostra-
ción clara que el conocimiento es como el agua de un pozo, que se decanta poco a poco.
De corazón agradezco a los lectores que agotaron las cuatro primeras ediciones con más de 10 000
ejemplares en 27 países. A ICONTEC por apoyar autores colombianos y mi especial reconocimiento al
equipo de trabajo que me acompañó con gran dedicación y esmero, lo cual se ve reflejado en la evolución
del libro durante estos 15 años, pues sin ellos habría sido imposible llevar a feliz término esta grata labor.
Como decía mi padre “el agradecimiento es la memoria del corazón”.
Como lo manifesté en las anteriores ediciones, este libro no nació para presentar desarrollos teóricos,
más bien para compartir la práctica cotidiana y la experiencia de diversos autores, incluido el autor mismo
y como un aporte a las necesidades de los profesionales de la electrotecnia. Pretende resumir y encade-
nar buena parte de los conceptos básicos sobre la materia. Suministra los principales criterios técnicos
para diseño, construcción, recepción y mantenimiento de los sistemas de puesta a tierra. Siempre con el
objetivo de aplicar las normas. Esta obra constituye un ejercicio asaz responsable de la libertad de expre-
sión que, dado su carácter técnico, se soporta en el panorama actual del conocimiento sobre seguridad
eléctrica y sistemas de puesta a tierra.
A solicitud de nuestros amigos lectores y como homenaje a quienes han perdido la vida por electrocución
o han sufrido lesiones por la corriente eléctrica, estamos en el proceso de editar un epítome sobre “Segu-
ridad Eléctrica” para el cual, esperamos tener la misma acogida y contar con su invaluable respaldo.
Amigo lector, queda en sus manos una herramienta de trabajo.
FAVIO CASAS OSPINA

ABREVIATURAS, ACRÓNIMOS Y SIGLAS UTILIZADAS
ANSI: American National Standards Institute
AWG: American Wire Gage (Galga Americana para Cables)
BE: Barraje Equipotencial
BIL: Basic Insulation Level (Aislmiento básico al impulso)
BPT: Barraje Principal de Tierras
BST: Barraje Secundario de Tierras
BT: Baja Tensión
c.a.: Corriente Alterna
c.c.: Corriente Continua
CIC: Capacidad de Intercambio Catiónico
CIGRE: Conseil International des Grands Réseaux Electriques
CT : Conductor a tierra
dI/dt: Rata de cambio de una onda de impulso de corriente
DPS: Dispositivo de Protección contra Sobretensiones transitorias
DRT: Densidad de rayos a tierra
EMC: Electromagnetic Compatibility (Compatibilidad Electromagnética)
FFT: Factor de Falla a Tierra (EFF en inglés)
GFCI: Ground Fault Circuit interrupters (Interruptor de Falla a Tierra)
GFPE: Ground Fault Protection of Equipment (Interruptor de Falla a Tierra de Equipos)
GPR: Ground Potential Rise (Máximo Potencial de Tierra)
IC: Conductor de puesta a tierra aislado
ICONTEC: Instituto Colombiano de Normas Técnicas
IEC: International Electrotechnical Commission
IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers
MT: Media Tensión
NEC: National Electrical Code (Código Eléctrico)
NPR: Nivel de Protección contra Rayos
NRR: Nivel de Riesgo por Rayo
pH: Potencial de Hidrógeno
PT: Puesta a Tierra (Bajo el nivel del suelo)
PE: Conductor de protección o de puesta a tierra de equipos
PEN: Conductor que hace de neutro y de protección
PEP: Puente equipotencial principal
PTPR: Puesta a Tierra de Protección contra Rayos
RE: Red equipotencial (sobre el nivel del suelo)
RCT: Régimen de Conexión a Tierra
SIPRA: Sistema Integral de Protección contra Rayos
SPE: Sistema de Protección Externo
SPI: Sistema de Protección Interno
SPT: Sistema de Puesta a Tierra
THW: Thermoplastic Heat Wet (termoplástico resistente a la humedad)
UPS: Uninterruptible Power System (Sistema ininterrumpido de potencia)

UNIDADES, MAGNITUDES Y SÍMBOLOS
Admitancia Y siemens S
Capacitancia C faradio F
Carga eléctrica Q culombio C
Conductancia G siemens S
Conductividad σ siemens por metro S/m
Corriente eléctrica I amperio A
Densidad de flujo magnético B tesla T
Factor de potencia FP uno 1
Frecuencia f hertz Hz
Impedancia Z ohmio Ω
Inductancia L henrio H
Intensidad de campo eléctrico. E voltio por metro V/m
Intensidad de campo magnético H amperio por metro A/m
Longitud - metro m
Longitud de onda λ metro m
Permeabilidad relativa µr
uno 1
Permitividad relativa εr
uno 1
Reactancia X ohmio Ω
Resistencia R ohmio Ω
Resistividad ρ ohmio metro Ω.m
NOMBRE DE LA MAGNITUD NOMBRE DE LA UNIDAD
SÍMBOLO DE LA
MAGNITUD
SÍMBOLO DE LA
UNIDAD SI
Nota: Los símbolos están conformados por una o varias letras, con las que se representan magnitudes o unidades, tienen reglas
universales y por tanto son invariables, pues siguen el sistema internacional (SI) de unidades desde 1961.
I. Jamás le tome confianza a la electricidad

CAPÍTULO I. PANORAMA ACTUAL
En el sentido más general, tierra para circuitos o sistemas eléctricos puede asociarse a un punto o plano
que sirve como una referencia de potencial cero. Cuando hablamos de puesta a tierra, nos referimos a
unos conductores que realizan la conexión eléctrica con el suelo, el subsuelo o una masa. La “resistencia
de puesta a tierra”, resistencia de tierra”, o “resistencia de dispersión” es la que se opone al paso de la
corriente hacia el suelo o terreno. Arriba del nivel del piso, debe hablarse de red equipotencial.
Es paradójico, que sobre el tema de puestas a tierra exista tanto material técnico como criterios para
manejarlo; se tienen fórmulas para todas las configuraciones, resistividades para todos los terrenos, dife-
rentes técnicas de medición y teorías de mejoramiento. Esta diversidad incluye ciencias como: Edafolo-
gía, electricidad, electromagnetismo, electrónica, electroquímica, estadística, ética, física, galvanoplastia,
geoelectricidad, geofísica, geología, geomagnetismo, geomorfología, geoquímica, geotecnia, geotermia,
gravimetría, hidrogeología, informática, limnología, matemáticas aplicadas, metalización, metrología, mi-
crobiología, mineralogía, pedología, química, salud ocupacional, sismología y termodinámica.
En este capítulo, el lector se formará una idea clara de cómo se encuentra el tema en la actualidad, su
importancia, historia, aspectos generales y simbología. Se hará énfasis en las definiciones, porque definir
es diferenciar.
1. IMPORTANCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
Un sistema de puesta a tierra es una parte, si no la más importante, de una instalación eléctrica y debe
dársele el tratamiento acorde con su trascendencia. Esto significa que deben hacerse esfuerzos para
llevarlo a la mejor condición, antes de la puesta en servicio. El SPT equivale a los cimientos de un edificio.
Si una imagen vale más que mil palabras, un lector atento analizará la Figura 1 por un par de minutos y
colegirá que si se rompe uno solo de los eslabones, es decir, si uno de los componentes del Sistema de
Puesta a Tierra (SPT) referidos en dicha figura falla, la seguridad se irá a pique.

24
Figura 1. Importancia del SPT
2. BREVE RESEÑA HISTÓRICA DE LAS PUESTAS A TIERRA
1720 S. Gray y G. Wheeler realizaron los primeros estudios sobre resistividad de rocas.
1746 Watson descubrió que el suelo era conductor.
1815 Robert W. Fox, llamado el “abuelo de los geofísicos”, descubrió el fenómeno de la polarización es-
pontánea. Observó corrientes eléctricas en minas de cobre en Cornish.
1879 Primera muerte con energía generada por el hombre a 250 V.
1883 Brown patentó un sistema de prospección eléctrica con dos electrodos.
1883 Carl August Steinheil comprobó que la tierra conduce electricidad en telegrafía por hilo.
1890 Pirmer electrocutado en la silla eléctrica (Sr. William Kemmler). Por matar a hachazos a su amante
Tillie Ziegler.
1891 James Clerk Maxwell publicó sus ecuaciones.

Favio Casas Ospina
25
1892 El New York Board of Fire Underwriters (NYBFU) determinó que la práctica de las conexiones a
tierra era peligrosa y éstas debían ser retiradas antes del 01/10/1892. Se basó en el estudio del profesor
Henry Morton.
1900 La revista Electrical World and Engineer informó sobre la resolución de permitir la conexión a tierra
en sistema de menos de 550 V.
1901 El National Electrical Code permitió un sistema de corriente alterna con el punto neutro del transfor-
mador conectado a tierra.
1904 VDE publicó las primeras recomendaciones sobre sistemas de puesta a tierra en Alemania.
1905 La National Conference on Standard Electrical Rules (NCSER) publicó una resolución para que el
sistema de corriente alterna, en la entrada de las edificaciones, se conectara a tierra mediante la tubería
de agua.
1909 El American Institute of Electrical Enginneers (AIEE) y el NYBFU divulgaron la obligatoriedad de
la conexión a tierra para sistemas de 150 V o menos y opcional para los que operaban a más de 250 V
fase - tierra.
1913 Conrad Schlumberger, “padre de la prospección eléctrica” logró el primer hallazgo geofísico de
mineral no magnético.
1915 Schlumberger y Wenner, idearon de manera independiente, los arreglos tetraelectródicos para me-
dida de la resistividad aparente (fueron quienes introdujeron este concepto).
1915 Se inventaron los electrodos marca Copperweld.
1918 C.S. Peters desarrolló el método de los tres electrodos, para medir resistencia de puesta a tierra.
1924 Se publicó la primera normalización para dimensionar sistemas de puesta a tierra según VDE.
1925 El 15 de septiembre los hermanos Conrad y Marcel Schlumberger, solicitaron patente de su método.
El 16 de septiembre Gish y Roonry publicaron la metodología tetraelectródica de Wenner.
1926 J.R. Carson publicó “Wave propagation fields”.
1928 Se editó el primer libro sobre el tema: Erdstroeme o Corrientes Telúricas de Franz Ollendorf.
1932 Stefanesco publica la solución a la distribución del potencial en un semiespacio estratificado.
1934 L.V. Bewley publicó su artículo “Theory and Tests of the Counterpise”.

26
1936 Charles A. Cadwell y F. H. Neff, realizaron con éxito una soldadura, mediante una reacción de óxido
de cobre y aluminio. Así nació la compañía Cadweld.
1945 Yarishev realiza los primeros sondeos dipolares profundos en Grozny.
1954 Se fabrican los primeros interruptores automáticos diferenciales.
1961 Se publicó la primera versión de la norma IEEE 80 “Guide for Safety in A.C. Substation Grounding”.
1962 Se publicó la primera versión de la norma AIEE 81 “Recomended guide for measuring ground resis-
tance and potential gradients in the earth”.
1964 G.F. Tagg desarrolló el método de la regla del 62 % para medir resistencia.
1970 HP e IBM iniciaron el uso del cable aislado de tierras para equipo electrónico.

1980 El EPRI y la Universidad de Ohio construyeron modelos a escala para terrenos de dos capas.
2000 La IEEE reafirmó la norma IEEE - 80 el 30 de enero de 2000.
2002 Se publicó la norma IEC 60364-5-54 “Selection and erection of electrical equipment - Earthing
arrangements, protective conductors and protective bonding conductors”.
2008 Se publicó la edición nro. 51 del NEC, cuyos principales fundamentos de seguridad, guardan rela-
ción con la sección 131 de la IEC 60 364-1.
3. DEFINICIONES RELACIONADAS CON SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
Absorción (Absorption): es la conversión irre-
versible de energía de una onda electromagnéti-
ca en otra forma de energía (normalmente calor),
como resultado de la interacción con el material
que la absorbe.
Accesorio (Accessory): pieza o parte que cum-
ple una función mecánica.
Accidente (Accident): evento no deseado, inclui-
dos los descuidos y las fallas de equipos, que da
por resultado la muerte, una lesión personal, un
daño a la propiedad o deterioro ambiental.
Acometida (Service): es una derivación de la red
de distribución que provee energía eléctrica a un
inmueble (incluye conductores y accesorios), que
va desde el empalme o punto de unión, hasta los
bornes de salida del dispositivo de corte localizado
inmediatamente después del medidor.
Acto Inseguro (Unsafe act): violación de una
norma de seguridad ya definida.
Adsorción Química: fenómeno por el cual las
moléculas o iones de un cuerpo son retenidos en
la superficie de otro cuerpo.

Favio Casas Ospina
27
Aislamiento (Isolation): técnica para impedir la
propagación de un fenómeno o agente físico (frío,
calor, humedad, electricidad, etc).
Aislante (Insulating material): material que im-
pide la propagación de algún fenómeno o agente
físico. El aislante eléctrico es un material de tan
baja conductividad eléctrica, que puede ser utili-
zado como no conductor.
Ambiente electromagnético: la totalidad de los
fenómenos electromagnéticos existentes en un
sitio dado.
Análisis de riesgos (Risk analysis): Conjunto
de técnicas para identificar, clasificar y evaluar los
factores de riesgo. Es el estudio de consecuencias
nocivas o perjudiciales, vinculadas a exposiciones
reales o potenciales.
Apantallamiento (shielding): elementos metáli-
cos que se ubican alrededor de las instalaciones
que se desean proteger contra los efectos de una
perturbación electromagnética
Arco eléctrico (electric arc): Haz luminoso pro-
ducido por el flujo de corriente eléctrica a través
de un medio aislante, que produce radiación y
gases calientes.
Bajante (down conductor): conductor conecta-
do eléctricamente entre los pararrayos y la puesta
a tierra respectiva, cuya función es conducir las
corrientes de rayo que puedan incidir sobre la
instalación que se va a proteger y disminuir los
efectos del campo magnético en el interior de una
instalación.
Barraje equipotencial - BE (Ground busbar,
Ground bar, Ground bus or Grounding block):
conductor de tierra colectiva, usualmente una
barra de cobre o un cable que permite la unión
de dos o más conductores y garantiza el mismo
potencial.
Bil (Basic Insulation Level): nivel básico de ais-
lamiento ante impulsos tipo rayo.
Bobina de choque (Choke Coil): elemento aco-
plador que puede utilizarse para interconectar las
puestas a tierra de potencia y de equipo sensible
o para darle selectividad a los DPS. Reduce las
sobrecorrientes conducidas hacia la zona o equi-
po que se desea proteger.
Cable apantallado (Shielding cable): cable con
una envoltura conductora que permite controlar
fenómenos electromagnéticos inducidos. Es lo
mismo que cable blindado.
Calidad (Quality): la totalidad de las caracterís-
ticas de un ente que le confiere la aptitud para
satisfacer necesidades explícitas e implícitas.
Es un conjunto de cualidades o atributos, como
disponibilidad, precio, confiabilidad, durabilidad,
seguridad, continuidad, consistencia, respaldo y
percepción.
Calidad de energía eléctrica (Power Quality):
grado de conformidad de las señales electromag-
néticas, en un tiempo dado y en un nodo o punto
definido, para cumplir con las necesidades de los
usuarios, dentro del marco regulatorio del país.
Capacidad nominal: conjunto de características
eléctricas y mecánicas asignadas a un equipo
eléctrico por el diseñador, para definir su funciona-
miento bajo unas condiciones específicas.
Carga (Load): potencia eléctrica requerida para el
funcionamiento de uno o varios equipos eléctricos
o la potencia que transporta un circuito.
Carga lineal (Linear load): aquella en donde la
forma de onda de la corriente de estado estable
sigue la forma de onda de la tensión aplicada.
Carga no lineal (Nonlinear load): aquella en
donde la forma de onda de corriente de estado

28
estable, no sigue la forma de onda de la tensión
aplicada.
Carga crítica (Critical load): aquella que requiere
ser alimentada por fuentes de gran calidad, con-
fiabilidad y eficiencia, para evitar graves perjuicios
económicos si funciona mal.
Cerca eléctrica (Electric Fence): barrera para
controlar animales, que forma un circuito de uno
o varios conductores sostenidos con aisladores, a
una altura apropiada, de tal forma que los animales
y las personas no reciban descargas mortales.
Circuito eléctrico (Electric Circuit): lazo cerra-
do formado por un conjunto de elementos, dis-
positivos y equipos eléctricos, alimentados por la
misma fuente de energía y con las mismas protec-
ciones contra sobretensiones y sobrecorrientes.
No se toman los cableados internos de equipos
como circuitos.
Circuito en modo común (Common-mode
circuit): lazo cerrado de corriente formado por
conductores activos y conductores del sistema de
puesta a tierra. Incluye el cable, el equipo y las
partes cercanas del sistema de puesta a tierra.
Circuito en modo diferencial (Differential-
mode o transverse mode): lazo cerrado de
corriente formado por conductores activos úni-
camente. Incluye el cable y el equipo conectado
en ambos extremos. Términos semejantes: Modo
normal, en serie o transverso.
Compatibilidad (Compatibility): capacidad de
varios sistemas o mecanismos para coexistir en
armonía.
Compatibilidad electromagnética (Electro-
magnetic compatibility - EMC): capacidad de un
equipo o sistema para funcionar satisfactoriamen-
te en su ambiente electromagnético, sin dejarse
afectar ni afectar a otros equipos por energía elec-
tromagnética radiada o conducida.
Conductividad eléctrica (c): poder conductor es-
pecífico de una sustancia. Es el recíproco o inver-
so de la resistividad. Su unidad es el siemens.
Conductor activo: aquel destinado en su condi-
ción de operación normal, a la conducción de
corriente para cerrar un circuito y por tanto some-
tido a una tensión cuando está en servicio.
Conductor a tierra o conductor del electrodo
de puesta a tierra (Conductor to earth - CE or
grounding electrode conductor or earthing
conductor): conductor que es intencionalmente
conectado a una puesta a tierra, desde el punto
neutro, desde el conductor puesto a tierra, desde
el barraje principal de tierra o desde los equipos,
bien sólidamente o a través de una impedancia li-
mitadora de corriente.
Conductor de protección o conductor de
puesta a tierra de equipo o tierra de protección
(grounding equipment conductor or protective
earthing conductor - PE): conjunto de conduc-
tores puestos a tierra, en circuitos, tomacorrien-
tes y clavijas que se acoplan a los equipos, para
prevenir contactos indirectos con partes metálicas
energizadas accidentalmente.
Conductor energizado: todo elemento de una
instalación eléctrica que no esté conectado a tie-
rra.
Conductor neutro (Neutral or grounded servi-
ce conductor): conductor activo conectado inten-
cionalmente al punto neutro de un transformador.
Conductor PEN: Conductor que cumple al mismo
tiempo las funciones de conductor de protección y
conductor neutro. El acrónimo PEN resulta de la
combinación de PE, por conductor de protección,
y N por conductor neutro.
Conductor puesto a tierra: Conductor de un
sistema eléctrico conectado intencionalmente a
tierra, generalmente es el neutro.

Favio Casas Ospina
29
Conector: dispositivo que une dos o más conduc-
tores con el objeto de suministrar una trayectoria
eléctrica continua.
Conexión de puesta a tierra (connection groun-
ding terminal or ground clamp): conexión espe-
cialmente diseñada y certificada para asegurar
dos o más componentes de un sistema de puesta
a tierra, como: soldadura exotérmica, lenguetas,
conductores a presión o de cuña o abrazaderas.
Conexión equipotencial (Equipotential bon-
ding): conexión eléctrica entre dos o más puntos,
de tal forma, que ante el paso de una corriente
quedan esencialmente al mismo potencial.
Confiabilidad (Reliability): capacidad de un
dispositivo, equipo o sistema para cumplir una
función requerida, en unas condiciones y tiempo
dados. Es fiabilidad.
Conformidad (Conformity): cumplimiento de un
producto, proceso o servicio frente a uno o varios
requisitos o prescripciones.
Contacto directo (Direct contact): contacto de
personas o animales con conductores activos de
una instalación eléctrica.
Contacto eléctrico (Electric contact): Unión
de dos elementos, con el fin de cerrar un circuito.
Puede ser de frotamiento, de rodillo, líquido o de
presión.
Contacto indirecto (Indirect contact): contacto
de personas o animales con elementos puestos
accidentalmente bajo tensión o el contacto con
cualquier parte activa a través de un medio con-
ductor.
Conversión de modo común: proceso por el
cual se genera una tensión de modo diferencial en
respuesta a una tensión de modo común.
Corriente de falla a tierra: aquella que se pre-
senta durante una falla y que fluye por el SPT.
Corriente de fuga (Leakage current): corriente
que circula en caminos no deseados, durante ope-
ración normal.
Corrientes espurias (Stray current or spurious
or telluric currents): aquellas que circulan en el
terreno y en las puestas a tierra por algún defec-
to.
Corrosión (Corrosion): ataque a una materia y
destrucción progresiva de la misma, mediante una
acción química, electroquímica o bacteriana.
Cortocircuito (Short circuit): fenómeno eléctrico
ocasionado por una unión accidental o intencional
de muy baja resistencia entre dos o más puntos de
diferente potencial de un mismo circuito.
Degradación (Degradation): desviación indesea-
ble en las características de funcionalidad, de al-
gún dispositivo, equipo o sistema respecto de sus
características consideradas como normales.
Disponibilidad (Availability): probabilidad de
que un equipo sea operable (disponibilidad para
uso) a lo largo de un tiempo dado.
Dispositivo (Device): elemento de un sistema
eléctrico, destinado a transportar la energía eléc-
trica, pero no a utilizarla.
Dispositivo de protección contra sobretensio-
nes transitorias - DPS (Surge protective devi-
ce - SPD): dispositivo para protección de equipos
eléctricos, el cual limita el nivel de la sobretensión,
mediante la absorción de la mayor parte de la
energía transitoria, minimizando la transmitida a
los equipos y reflejando la otra parte hacia la red.
No es correcto llamarlo pararrayos.

30
Doble aislamiento: aislamiento que comprende
a la vez un aislamiento funcional y un aislamiento
suplementario.
Efectivamente puesto a tierra: conexión a tierra
de un sistema, por medio de una baja impedancia,
de tal manera que el COG sea menor del 80%.
Electricidad (electricity): forma de energía lla-
mada energía eléctrica o el conjunto de discipli-
nas que estudian los fenómenos eléctricos. Es el
producto de la potencia eléctrica consumida por el
tiempo de servicio. El suministro de electricidad al
usuario debe entenderse como un servicio de trans-
porte de energía con uso intensivo de bienes.
Electricidad estática (ESD): fenómeno asociado
con la aparición de carga eléctrica en la superficie
de un aislante o de un cuerpo conductor aislado.
Electrizar: producir la electricidad en un cuerpo o
comunicarsela.
Electrocución: paso de corriente eléctrica a tra-
vés del cuerpo humano cuya consecuencia es la
muerte.
Electrodo de puesta a tierra (Grounding elec-
trode): conductor o grupo de conductores ente-
rrados que permiten establecer una conexión
eléctrica con el suelo o terreno. Puede ser una
varilla, un tubo, una placa o un cable, resistentes a
la humedad y a la acción química.
Equipo (Equipment): término general que inclu-
ye los materiales, accesorios, dispositivos, arte-
factos, utensilios, herrajes y similares, utilizados
como parte de una instalación eléctrica, excepto
alambre y cables.
Equipotencialidad (Equipotentiality): estado
real de interconexión eléctrica entre partes con-
ductivas determinado por mediciones.
Equipotencialización: concepto que debe ser
aplicado ampliamente en sistemas de puesta a
tierra. Indica que todos los puntos deben estar
aproximadamente al mismo potencial.
Equipotencializar (Bonding): acción de conectar
partes conductivas de las instalaciones, equipos o
sistemas entre sí o a un sistema de puesta a tierra,
mediante una baja impedancia, para que la dife-
rencia de potencial sea mínima entre los puntos
interconectados.
Factor K: relación entre las pérdidas de un trans-
formador debidas a una corriente no sinusoidal y
las pérdidas debidas a una corriente sinusoidal de
la misma magnitud.
Factor de falla a tierra (FFT) o coeficiente de
defecto a tierra (Earth fault factor): relación en-
tre el valor máximo eficaz de tensión fase-neutro
de una fase sana durante una falla fase-tierra y el
valor de tensión nominal monofásico.
Factor de Riesgo (Risk factor): condición am-
biental o humana cuya presencia o modificación
puede producir un accidente o una enfermedad
ocupacional.
Falla (Fault): degradación de componentes. Alte-
ración intencional o fortuita de la capacidad de un
sistema, componente o persona, para cumplir una
función requerida.
Falla a tierra (Earth fault): conexión conductiva,
bien sea intencional o accidental, entre cualquiera
de los conductores activos de un sistema eléctrico
y la tierra o los materiales conductivos que están
puestos a tierra.
Fase (Phase or Line): designación de un con-
ductor, un grupo de conductores, un terminal, un
devanado o cualquier otro elemento de un sistema
polifásico que va a estar energizado durante el
servicio normal.

Favio Casas Ospina
31
Fuente de energía: todo equipo o sistema que
suministre energía eléctrica.
Halo: anillo perimetral interno de puesta a tierra.
Impedancia de transferencia: relación de la ten-
sión acoplada en un circuito a la corriente que se
presenta en otro circuito o en una parte de éste.
Impedancia limitadora: resistencia o reactancia
de potencia, dimensionada adecuadamente para
conectar el punto neutro del transformador (o ge-
nerador) y el punto de puesta a tierra. Su función
es proteger el equipo y la instalación, al limitar la
corriente de cortocircuito.
Impedancia total del cuerpo humano: impe-
dancia entre dos electrodos en contacto con dos
partes del cuerpo humano, sin tener en cuenta las
impedancias de la piel.
Impericia: falta de habilidad para desarrollar una
tarea.
Inmunidad (Immunity): capacidad de un equipo
o sistema para funcionar correctamente sin degra-
darse ante la presencia de una perturbación elec-
tromagnética. Opuesto a susceptibilidad.
Instalación eléctrica (Electrical installation):
conjunto de aparatos eléctricos y de circuitos
asociados, previstos para un fin particular: gene-
ración, transmisión, transformación, rectificación,
conversión, distribución o utilización de la energía
eléctrica.
Interfaz (Interface): límite entre dos sistemas
independientes o entre dos partes de un mismo
sistema, con el propósito de asegurar la compa-
tibilidad.
Interferencia electromagnética (Electromag-
netic interference): degradación funcional o físi-
ca en las características de un dispositivo, equipo
o sistema; causadas por una perturbación electro-
magnética.
Interruptor de fallas a tierra (Ground fault
circuit interrupter - GFCI or Residual current
operated devices - RCD): dispositivo diseñado
para la protección de personas, que funciona des-
conectando una parte de un circuito por un tiempo
establecido, cuando una corriente a tierra excede
algún valor predeterminado.
Lazo de tierra (Ground loop): trayectoria forma-
da por dos o más equipos interconectados a un
mismo sistema de puesta a tierra, con probabili-
dad de causar interferencia, cuando dos o más
puntos que deberían estar al potencial de tierra,
no lo están.
Longitud de onda (Wavelength): distancia entre
puntos de la misma fase en dos ciclos consecuti-
vos, para una onda periódica.
Lugar (clasificado) peligroso: zona donde están
o pueden estar presentes gases o vapores infla-
mables, polvos combustibles o partículas volátiles
de fácil inflamación.
Magnitud (Quantity): cualidad de un cuerpo o de
un fenómeno a la cual puede asignársele un valor
por comparación con la unidad de medida. Propie-
dad física que puede ser medida.
Malla de alta frecuencia (Signal reference grid):
conductores en forma de retícula que se instalan
bajo el piso de centros de cómputo, para disipar
señales de alta frecuencia y evitar interferencias
electromagnéticas.
Mantenimiento: conjunto de acciones o procedi-
mientos tendientes a preservar o restablecer un
bien, a un estado tal que le permita garantizar la
máxima confiabilidad.

32
Masa (Ground, mass or chassis): conjunto de
partes metálicas de un equipo eléctrico, suscep-
tible de ser tocado; que en condiciones normales
no está bajo tensión, pero puede estarlo en caso
de falla y que se toma como referencia para las
señales de un circuito electrónico. Las masas pue-
den estar o no conectadas a tierra.
Máximo potencial de tierra - GPR (Ground Po-
tential Rise): máxima elevación del potencial de
una puesta a tierra respecto de una puesta a tierra
remota, cuando fluye a través de ella una corriente
desde o hacia el terreno.
Método (Method): procedimiento ordenado o
técnica para realizar un análisis, un estudio o una
actividad. Modo de decir o hacer con orden una
cosa.
Método electrogeométrico: procedimiento que
permite establecer el volumen de cubrimiento de
protección contra rayos de una estructura para
una corriente dada, según la ubicación y la altura
de pararrayos.
Mineral: sólido homogéneo formado por procesos
naturales con una composición química definida y
una disposición atómica ordenada. Normalmente
se forma mediante un proceso inorgánico.
Modelo: esquema conceptual susceptible de un
procedimiento matemático que permite simular la
evolución de variables y propiedades de un siste-
ma, durante el desarrollo de un fenómeno físico
o químico. Réplica a pequeña escala de un sis-
tema.
Nivel ceraunio o ceraunico: número de días al
año, en que por lo menos se oye un trueno. El
término viene de la raíz griega kerauoV “querau-
nós” que en inglés se traduce como Ceraunic (no
keraunic) y en francés céraunien. En castellano
la traducción más correcta es ceraunio, que es la
adjetivación del verbo en griego, sin tilde ni acento
por tener dos vocales largas y escrito con C que es
la forma de traducir la K. También es válido decir
ceraunico. No se debe escribir cerauneo, porque
se estaría refiriendo a quien produce la acción.
Nivel de riesgo: valoración conjunta de la pro-
babilidad de ocurrencia de los accidentes, de la
gravedad de sus efectos y de la vulnerabilidad del
medio.
Nodo (Node): parte de un circuito en el cual dos o
más elementos tienen una conexión común.
Nominal: término aplicado a una característica
de operación, indica los límites de diseño de esa
característica para los cuales presenta las mejo-
res condiciones de operación. Los límites siempre
están asociados a una norma técnica.
Pararrayos o terminal de captación o disposi-
tivo de interceptación de rayos (Air terminal):
elemento metálico resistente a la corrosión, cuya
función es interceptar los rayos que podrían im-
pactar directamente sobre la instalación que se va
a proteger. Debe ser ubicado de tal manera que
intercepte el rayo y defina un volumen de protec-
ción.
Persona calificada (Skilled person): quien en
virtud de certificados expedidos por entidades
competentes o títulos académicos acredita su for-
mación profesional en electrotecnia. Además, po-
see experiencia y un adecuado conocimiento del
diseño, la instalación, la construcción, la operación
o el mantenimiento de los equipos eléctricos y de
los riesgos asociados.
Perturbación electromagnética (Electromag-
netic disturbance): cualquier fenómeno electro-
magnético que puede degradar las características
de desempeño de un equipo o sistema.
Poner a tierra (To earth or to ground): realizar
una conexión eléctrica entre un nodo de una ins-

Favio Casas Ospina
33
talación eléctrica y el suelo o terreno. Puede ser
intencional o accidental y permanente o temporal.
Problema: para efectos prácticos, se puede con-
siderar como una desviación de lo indicado en
una norma, una falta de simetría, un desequilibrio
o una diferencia respecto a lo establecido. Resol-
verlo implica una suma de creatividad y orden que
reduzca el abanico de probabilidades.
Profundidad de penetración: en los métodos de
prospección geoeléctrica se toma como la profun-
didad a la cual la densidad de corriente se reduce
a aproximadamente 1/3 (a 1/e exactamente) de
su valor en superficie. Aplica tanto para corriente
continua como para corriente alterna.
Puente de conexión equipotencial (Bonding
jumper): conductor confiable que asegura la
conductividad eléctrica necesaria entre las partes
metálicas que deben estar eléctricamente conec-
tadas entre sí.
Puerto (Port): punto de interfaz entre un equipo y
su ambiente electromagnético.
Puesta a neutro o sistema TN-C: sistema de
protección contra contactos eléctricos indirectos,
que consiste en unir las carcasas de los equipos al
neutro, de tal forma que los defectos de aislamien-
to, se transformen en cortocircuitos entre fase y
neutro. Ya no se utiliza.
Puesta a Tierra (PT) (Grounding or grounding
electrode or earthing or earth termination
system): grupo de elementos conductores equi-
potenciales, en contacto eléctrico con el suelo o
una masa metálica de referencia común, que dis-
tribuye las corrientes eléctricas de falla en el suelo
o en la masa. Comprende electrodos, conexiones
y cables enterrados.
Puesta a tierra antiestática: subsistema de pues-
ta a tierra diseñado y construido para drenar hacia
el terreno las cargas originadas en fenómenos de
electricidad estática, por su gran riesgo de produ-
cir incendios o daños en equipos electrónicos.
Puesta a tierra de protección contra rayos:
subsistema de puesta a tierra que debe garantizar
la dispersión y disipación en el terreno de las co-
rrientes provenientes de las descargas eléctricas
atmosféricas directas sobre la instalación conside-
rada.
Puesta a tierra permanente o funcional: asocia-
da al sistema eléctrico de alimentación o circuito
normal de trabajo; sirve tanto para condiciones de
funcionamiento normal, como de falla. Pueden ser
de subestación, de comunicaciones, de estática,
de equipo sensible, de terminales de captación o
requerida por las disposiciones de los fabricantes
de equipo electrónico.
Puesta a tierra temporal (Earthing for worker
temporary or protective grounding): dispositivo
de puesta a tierra y en cortocircuito, para protec-
ción del personal que interviene en redes desener-
gizadas. Se debe considerar como un SPT.
Puesto a tierra (Grounded): equipo o parte de
una instalación eléctrica (neutro, centro de estre-
lla de transformadores o generadores, carcasas,
incluso una fase para sistemas en delta, etc.), que
posee una conexión intencional o accidental con
una puesta a tierra.
Pulso (Impulse): variación súbita de corta dura-
ción (1 ms) de una magnitud física, seguida de un
rápido retorno al valor inicial.
Punto neutro (Neutral point): nodo o punto co-
mún de un sistema trifásico o el punto medio para
un sistema monofásico. Puede estar o no conec-
tado a tierra.
Rayo (Lightning): la descarga eléctrica atmosféri-
ca o más comúnmente conocida como rayo, es un

34
fenómeno físico que se caracteriza por una trans-
ferencia de carga eléctrica de una nube hacia la
tierra, de la tierra hacia la nube, entre dos nubes,
en el interior de una nube o de la nube hacia la
ionosfera.
Receptor: todo equipo o máquina que utiliza la
electricidad para un fin particular.
Red equipotencial (Equipontential bonding
network): conjunto de conductores del sistema
de puesta a tierra que no están en contacto con el
suelo o terreno, que conectan sistemas eléctricos,
equipos o instalaciones con la puesta a tierra.
Régimen de conexión a tierra (RCT) o régimen
de neutro (Neutral point treatment): modo de
conexión del punto neutro con la tierra.
Resistencia de puesta a tierra o resistencia de
dispersión (Earth resistance): relación entre el
potencial del sistema de puesta a tierra a medir,
respecto a una tierra remota y la corriente que flu-
ye entre estos puntos.
Resistividad del terreno (Earth resistivity): re-
lación entre la diferencia de potencial en un ma-
terial y la densidad de corriente que resulta en el
mismo. Es la resistencia específica de una sustan-
cia. Numéricamente es la resistencia ofrecida por
un cubo de 1m x 1m x 1m, medida entre dos caras
opuestas. Se da en ohmio metro (W.m).
Riesgo de electrocución: posibilidad de circula-
ción de una corriente eléctrica mortal a través de
un ser vivo.
Seguridad (Safety): estado o condición de riesgo
aceptable. Actitud mental de las personas.
Seguridad Eléctrica: Proceso de Identificación
de los riesgos asociados con el uso de la electri-
cidad y toma de medidas para prevenirlos, minimi-
zarlos o eliminarlos.
Shock: estado patológico súbito de falla cardio-
circulatoria; entre otras manifestaciones se reco-
noce por palidez cutánea, sudoración fría, obnubi-
lación mental e hipotensión arterial.
Sistema (System): conjunto de componentes in-
terrelacionados e interactuantes para llevar a cabo
una misión conjunta. Admite ciertos elementos de
entrada y produce ciertos elementos de salida en
un proceso organizado.
Sistema de Potencia Aislado (IT): un sistema
que comprende un transformador de aislamiento,
un monitor de aislamiento de línea y los conducto-
res de circuito no puestos a tierra.
Sistema de Protección Externo - SPE (Ex-
ternal lightning protectión system): conjunto
comprendido por los pararrayos o terminales de
captación, las bajantes, la puesta a tierra de pro-
tección contra rayos, conectores, herrajes y otros,
cuya función es captar los rayos y llevarlos a tierra
en forma segura.
Sistema de Protección Interno - SPI (Internal
lightning protection system): conjunto de dispo-
sitivos y técnicas para limitar y controlar las sobre-
tensiones transitorias que se pueden presentar en
el interior de una instalación.
Sistema de Puesta a Tierra - SPT (Earthing
o Grounding system): conjunto de elementos
conductores de un sistema eléctrico específico,
sin dispositivos de interrupción, que conectan los
equipos eléctricos con el terreno o una masa me-
tálica. Comprende la puesta a tierra y la red equi-
potencial.
Sistema derivado independiente (Separate-
ly derived system): sistema de cableado, cuya
fuente de potencia proviene de una batería, un
sistema solar fotovoltaico, un generador o trans-
formador con devanados; que no tiene conexión
eléctrica directa, incluyendo el neutro, con los con-

Favio Casas Ospina
35
ductores que originan la alimentación eléctrica en
otro sistema.
Sistema ininterrupido de potencia - UPS: sis-
tema diseñado para suministrar electricidad en
forma automática, cuando la fuente de potencia
normal no provea la electricidad.
Sistema Integral de Protección contra Rayos
- SIPRA (Lightning Protection System - LPS):
sistema con el que se puede alcanzar un alto gra-
do de seguridad para las personas y confiabilidad
para los equipos, mediante la combinación de
varios subsistemas como la protección externa,
la protección interna y las acciones preventivas
respecto a las personas.
Sobretensión (Overvoltage): tensión anormal
existente entre dos puntos de una instalación eléc-
trica, superior a la tensión máxima de operación
normal de un dispositivo, equipo o sistema.
Sólidamente puesto a tierra (Grounded soli-
dly): sistema de conexión a una puesta a tierra,
sin más resistencia que la del cable, es decir, sin
resistencias ni inductancias; donde las tensiones
en las fases no sobrepasan 1,4 veces la nominal.
Suelo o terreno (soil): capa de productos de me-
teorización, llena de vida, que se encuentra en el
límite entre la roca inerte de la corteza y la atmós-
fera.
Suelo artificial (Artificial Soil): compuesto pre-
parado industrialmente, de baja resistividad, para
potenciar la conductividad de un electrodo ente-
rrado.
Supresión (Suppression): reducción o elimina-
ción de emisiones indeseables por técnicas tales
como: absorción, equipotencialización metálica,
filtrado, conexiones de puesta a tierra, apantalla-
mientos o alguna combinación de las anteriores.
Susceptibilidad (Susceptibility): incapacidad
o inhabilidad de un dispositivo, equipo o sistema
para operar sin degradarse, en presencia de una
perturbación electromagnética o un cambio de
condiciones. Es una predisposición intrínseca de
ser afectado. Equivale a vulnerabilidad.
Telecomunicación: toda transmisión, emisión o
recepción de signos, señales, escritos, imágenes,
sonidos o informaciones de cualquier naturaleza
por hilo, radiolectricidad, medios ópticos u otros
sistemas electromagnéticos.
Telurómetro (Tellurohm or earth tester): equipo
diseñado para medición de resistividad y resisten-
cia de sistemas de puesta a tierra. Sus principales
características son: frecuencia, alarma, detección
de corrientes espurias, escala y margen de error.
Tensión (Potential difference): diferencia de po-
tencial eléctrico entre dos conductores, que hace
que fluyan electrones por una resistencia. Tensión
es una magnitud, cuya unidad es el voltio. En cas-
tellano no es correcto hablar de “voltaje” y en in-
glés está siendo reemplazado el término “voltage”
por “potential difference” (como aparece desde el
NEC-2005)
Tensión a tierra: para circuitos puestos a tierra,
la tensión entre un conductor dado y el conductor
del circuito puesto a tierra o a la puesta a tierra.
Para circuitos no puestos a tierra, la mayor tensión
entre un conductor dado y algún otro conductor
del circuito.
Tensión de contacto (Touch voltage): diferencia
de potencial que, durante una falla, se presenta
entre una estructura metálica puesta a tierra y un
punto de la superficie del terreno a una distancia
de un metro, que es equivalente a extender un
brazo.

Favio Casas Ospina
36
Tensión de malla: Diferencia entre GPR y tensión
de superficie.
Tensión de paso (Step voltage): diferencia de
potencial que durante una falla se presenta entre
dos puntos de la superficie del terreno, separados
por un paso (aproximadamente un metro), en la di-
rección del gradiente de tensión máximo.
Tensión en modo diferencial: diferencia de po-
tencial entre dos puntos específicos de dos con-
ductores activos.
Tensión nominal (Nominal voltage): valor con-
vencional de la tensión con el cual se designa un
sistema, instalación o equipo y para el que ha sido
previsto su funcionamiento y aislamiento. Para sis-
temas trifásicos, se considera como tal la tensión
entre fases.
Tensión Transferida: caso especial de tensión
de contacto (el más crítico), donde un potencial
es conducido hasta un punto remoto respecto a la
subestación o a una puesta a tierra.
Tiempo de despeje de falla: tiempo que transcu-
rre desde el inicio de una falla, hasta el momento
en que se despeje por medio de un dispositivo de
desconexión accionado por una protección. Com-
prende tiempos de despeje, comparación, deci-
sión y acción.
Tierra (Earth, ground, kaan, terra, terre, tlalli,
örliche, ziemia): masa conductiva de la tierra
con potencial cero. Para sistemas eléctricos, es
una expresión que generaliza todo lo referente a
conexiones con la tierra. En temas eléctricos se
asocia a suelo, terreno, tierra, masa, chasis, car-
casa, armazón, estructura o tubería de agua. El
término “masa” sólo debe utilizarse para aquellos
casos en que no es el suelo, como en los aviones,
los barcos y los autos.
Tierra aislada (Insulated equipment grounding
conductor or noiseless earth): conductor de tie-
rra de equipos electrónicos, aislado, que recorre
las mismas conducciones o canalizaciones que
los conductores de alimentación.
Tierra de referencia o terminal común de cir-
cuitos: barraje interno de los equipos electróni-
cos, que fija el potencial de referencia cero para
sus circuitos internos. También se le conoce como
tierra lógica.
Tierra redundante: término aplicado a la co-
nexión especial de conductores de puesta a tie-
rra de equipos, que va a tomacorrientes y equipo
eléctrico fijo en áreas de cuidado crítico, interco-
nectando la tubería metálica y el conductor aislado
de tierra.
Tierra remota, lejana o independiente (Earth
remote): puesta a tierra suficientemente alejada,
respecto de una puesta tierra considerada, para la
cual se asume que su potencial es cero y que no
le causa interferencia.
Tomacorrientes con polo a tierra (Isolated re-
ceptable): son aquellos con una tercera clavija
que hace el primer contacto eléctrico al conectar
el equipo. Algunos vienen con la tierra unida a la
caja y otros con la tierra aislada (para equipos
sensibles).
Transformador de aislamiento: se aplica a los
transformadores empleados para interrumpir la
continuidad galvánica en el circuito de una señal.
Transitorio (Transient): designa un fenómeno o
una magnitud que varía entre dos estados con-
secutivos durante un intervalo de tiempo corto
comparado con la escala de tiempo de interés. Se
dividen en transitorios de impulso y oscilatorios.

Favio Casas Ospina
37
Umbral (Threshold): nivel de una señal o con-
centración de un contaminante, comúnmente
aceptado como de no daño al ser humano.
Umbral de percepción (Threshold of percep-
tion): valor mínimo de corriente a partir del cual es
percibida por el 99,5 % de los seres humanos.
Umbral de soltar o corriente límite (Let go
threshold): es el valor máximo de corriente que
permite la separación voluntaria de un 99,5% de
las personas, cuando sujetando un electrodo bajo
tensión con las manos, pueden soltarse, mediante
los mismos músculos estimulados.
Unidad: muestra de tamaño arbitrario que se toma
como referencia de comparación, para darle senti-
do al valor numérico resultante de una medida.
Zonificación: es el método por el cual se determi-
nan unos volúmenes de una instalación en donde
existen las mismas condiciones electromagnéti-
cas para los dispositivos, equipos o sistemas. De-
fine los puntos de equipotencialización para cada
zona.

38
4. RESUMEN DE SÍMBOLOS
Para una mejor comprensión del lenguaje gráfico del libro, se resumen los símbolos más
comunes y su significado (véase Figura 2).

Favio Casas Ospina
39
Figura 2. Resumen de símbolos
5. ASPECTOS GENERALES DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
5.1. Objetivos
Garantizar la seguridad de las personas
Garantizar la protección de las instalaciones
Garantizar la compatibilidad electromagnética
5.2. Funciones
Brindar condiciones de seguridad a los seres vivos.
Permitir a los equipos de protección despejar rápidamente las fallas.






40
Servir de referencia al sistema eléctrico.
Conducir y disipar con suficiente capacidad, las corrientes de falla.
Servir como conductor de retorno en transimisión de señales de RF en onda media.
5.3. Requisitos mínimos
El valor de la resistencia debe ser el adecuado para cada tipo de instalación.
La variación de la resistencia debida a cambios ambientales debe ser mínima.
Su vida útil debe ser mayor de 20 años.
Debe ser resistente a la corrosión.
Su costo debe ser el más bajo posible, sin que se comprometa la seguridad.
Debe permitir su mantenimiento periódico.
Debe cumplir los requerimientos de las normas y especificaciones.
5.4. Donde se requieren
Según el National Electrical Code (NEC), la necesidad de construir puestas a tierra se rige por la siguiente
clasificación de los sistemas eléctricos:
Sistemas de corriente continua bipolar
Sistemas de corriente continua tripolar
Algunos sistemas de corriente alterna de menos de 50 voltios.
Casi todos los sistemas de corriente alterna de 50 a 1000 voltios.
Todos los sistemas de corriente alterna de 1 kV y más.
En la práctica actual de ingeniería, se requieren conexiones de puesta a tierra en:
Aparatos eléctricos para más de 50 voltios en fábricas y residencias.
Sistemas de corriente continua.
Centro de la estrella en generadores y transformadores.
Pararrayos.
Torres de líneas de transmisión y de comunicaciones.
Sitios de cargue y descargue de combustibles.
Máquinas que generan electricidad estática.
Áreas de atención crítica en hospitales.
Herramientas eléctricas portátiles.
Trabajos de mantenimiento en líneas desenergizadas.
Algunos sistemas de menos de 50 voltios.
5.5. Donde no se requieren
Equipos con doble aislamiento.
Bancos de condensadores en media tensión.

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