Una tierra física es un sistema formado por electrodos y líneas de conexión a tierra que conectan equipos eléctricos y electrónicos al suelo para disipar corrientes no deseadas y proteger personas y equipos. Consiste en conectar un cable de cobre u otro material conductor desde los equipos hasta una pieza metálica enterrada llamada electrodo.

2. ¿Qué es una tierra física?
Una tierra física se define como un sistema de conexión formado por
electrodos y líneas de tierra de una instalación eléctrica.
Consiste en la conexión de equipos eléctricos o electrónicos a tierra, esto
es pasando por el cable hasta llegar al terreno donde se encuentra una
pieza de metal llamada electrodo en donde se hace la conexión mediante
la cual circula la corriente no deseada o las descargas eléctricas evitando
que se dañen aparatos, maquinaria o personas.

3. Los efectos fisiológicos sobre el cuerpo humano varían en función del valor de la
intensidad, de acuerdo a la siguiente tabla.
INTENSIDAD EFECTOS FISIOLOGICOS
1 a 3 mA Prácticamente imperceptibles. No hay riesgo
De 5 a 10 mA Contracciones involuntarias de músculos y pequeñas
alteraciones del sistema nervioso
De 10 a 15 mA Principio de tetanización muscular, contracciones violentas e
incluso permanentes de las extremidades
De 15 a 30 mA Contracciones violentas e incluso permanentes de la caja
toráxica. Alteración del ritmo cardiaco
Mayor de 30 mA Fibrilación ventricular cardiaca

4. Ventajas
Al implementar el sistema de tierras físicas se tiene la gran ventaja de
mejorar el funcionamiento de los equipos eléctricos, electrónicos y todo lo
relacionado con las instalaciones eléctricas, además se protegen zonas de
alto riesgo o zonas con manejo de alto voltaje como edificios públicos o
privados como hospitales, hoteles, cines, donde hay personas que
pudieran resultar lesionadas sin el sistema de tierra física.
Así mismo, al proteger el equipo electromecánico, maquinaria-herramientas,
motores y controles, se obtiene un incremento en la
seguridad del centro de trabajo, ahorro de energía, mayor calidad y tiempo
de vida en los aparatos, atenuación del ruido disminución de
calentamiento en motores y cables, disminución en fallas y
descomposturas del equipo.

5. Funciones principales
1. Proteger al personal, de los peligros de una descarga eléctrica bajo
condiciones de falla.
2. Proveer un medio para disipar las corrientes eléctricas a tierra, sin que
se excedan los límites de operación de los equipos.
3. Proporcionar una conexión a tierra para el punto neutro de los equipos
que así lo requieran (generadores, transformadores, reactores, etc.).
4. Proporcionar un medio de descarga y desenergización de equipos antes
de proceder a tareas de mantenimiento.
5. Facilitar mediante la operación de relevadores y otros dispositivos de
protección, la eliminación de fallas a tierra en el sistema.

6. Componentes básicos de una red de tierras
1. Conductores
Los conductores empleados en los sistemas de tierra son
generalmente cables concéntricos que interconectados forman la red
de tierras. Su función también es conectar a tierra los equipos
eléctricos del sistema.
Materiales
• Cobre
• Cobre estañado
• Copperweld
• Acero inoxidable
• Acero galvanizado
• Aluminio1.

7. Componentes básicos de una red de tierras
2. Varillas o electrodos de tierra
Estos elementos se introducen en el terreno con el objeto de alcanzar
zonas más húmedas en el subsuelo y por lo tanto con valores de
resistividad eléctrica menores.
Materiales
• Copperweld
• Acero inoxidable
• Acero galvanizado
• Aluminio
La selección del material de las varillas o electrodos dependerá de las
características de corrosión que presentan al estar enterrados.

8. El copperweld es el material mas empleado en las varillas de tierra,
ya que combina las ventajas del cobre con la alta resistencia
mecánica del acero, tiene buena conductividad, resistencia a la
corrosión y resistencia mecánica para ser clavada en el terreno.
El diámetro y longitud de las varillas se determinará por su
resistencia mecánica y por el valor de resistencia eléctrica que
presentan al estar enterradas.

9. Componentes básicos de una red de tierras
3. Conectores o juntas
Son los elementos que además de unir entre si a los conductores que
forman la red de tierras, conectan las varillas y electrodos de tierra y
los conductores de puesta a tierra de los equipos a dicha red.
Tipos
Conectores a presión
• Conectores atornillables
• Conectores de compresión
Conectores soldables
Son aquellos que mediante una reacción química exotérmica, el
conductor y el conector forman una sola conexión molecular. Por su
naturaleza, este tipo de conectores soportan la temperatura de fusión
del conductor.

10. Determinación del calibre de los conductores
del sistema de tierra
De acuerdo a la NOM-001-SEDE-1999.
Los materiales del conductor del electrodo de puesta a tierra se especifican
en los siguientes incisos:
a) Conductor del electrodo de puesta a tierra. El conductor del
electrodo de puesta a tierra debe ser de cobre o aluminio. El material
elegido debe ser resistente a la corrosión que se pueda producir en la
instalación, y debe estar adecuadamente protegido contra la corrosión. El
conductor debe ser macizo o cableado, aislado, forrado o desnudo, y debe
ser de un solo tramo continuo, sin empalmes ni uniones.

11. b) Tipos de conductores para la puesta a tierra de equipo. El
conductor de puesta a tierra de equipo tendido con los conductores del circuito o
canalizado con ellos, debe ser de uno de los siguientes tipos o una combinación
de varios de ellos:
(1)Conductor de cobre u otro material resistente a la corrosión.
(2)Tubo metálico tipo pesado, semipesado o ligero.
(3)Tubo metálico flexible, tanto el tubo como sus accesorios están aprobados y
listados para puesta a tierra.
(4)Armadura de un cable de tipo AC.
(5)Blindaje de cobre de un cable con blindaje metálico y aislamiento mineral.
(6)Blindaje metálico de los conductores con blindaje metálico y los conductores
de puesta a tierra que sean cables de tipo MC.

12. c) Puesta a tierra suplementaria. Se permiten electrodos
suplementarios de puesta a tierra para aumentar los conductores de puesta
a tierra de equipo especificados en 250-91(b), pero el terreno natural no se
debe utilizar como el único conductor de puesta a tierra de equipo.

13. Características de los elementos de una red
de tierras
Cada elemento de la red de tierras deberá tener las siguientes características:
a) Resistencia a la corrosión. Para retardar su deterioro en el ambiente
donde se instalen.
b) Conductividad eléctrica. De tal manera que sustancialmente no
contribuya con diferencias de potencial en la red.
c) Capacidad de conducción de corriente. Suficiente para soportar los
esfuerzos térmicos durante las condiciones mas adversas impuestas por
la magnitud y duración de las corrientes de falla.
d) Resistencia mecánica. De tal manera que soporte los esfuerzos
electromecánicos y el daño físico.

14. Conectar a tierra apropiadamente
• Conectar a tierra es el proceso
que se usa para eliminar el voltaje
que no se desea.
• La conexión a tierra es una
conexión eléctrica física a la tierra.
• Esto permite que el voltaje se
disipe a la tierra en vez de pasar a
través de un trabajador,
causándole posiblemente una
lesión.

16. Sistema a tierra de corriente alterna
Es el más común, y que la podemos encontrar en edificios u hogares,
producida por la diferencia de voltaje o corriente que tienen los
circuitos eléctricos que trabajan con este voltaje alterno.
Ejemplo:
•Duchas eléctricas.
•Refrigeradores.
•Transformadores.
•Aparatos de telecomunicaciones.
•Lavadoras.

17. Sistema a tierra de corriente continua
Esta la encontramos en toda la infinidad de equipos electrónicos que
existen, y de igual forma se produce por la decencia de voltajes o
corrientes en estos circuitos.
Ejemplo:
•Tarjetas electrónicas, que existen en computadores, videojuegos, PLC
(Controladores Lógicos Programables), sistemas HMI (Interfaz
Humano Máquina).

18. Sistema a tierra electrostática
Este tipo de tierra es muy peculiar debido a que lo encontramos
específicamente en tanques de almacenamiento, transporte o
tratamiento, se produce por la interacción del fluido (cargas eléctricas +
o −) y con su contenedor (cargas eléctricas + ó −), por lo general carga
(−).
Ejemplo:
•Tanques para almacenar o tratar crudo, combustibles, gases,
sustancias químicas.

19. Disposiciones básicas de las redes de tierra
Sistema radial
Este sistema es el más simple para la conexión a tierra de los equipos.
Consiste en instalar uno o varios electrodos de tierra a los cuales se
conectan los conductores derivados de cada uno de los equipos.

20. Disposiciones básicas de las redes de tierra
Sistema en anillo
El sistema en anillo se obtiene
colocando en forma de anillo un
conductor de un calibre determinado
alrededor de la superficie ocupada por
los equipos.
A este anillo se conectan las
derivaciones para la conexión a tierra
de cada uno de los equipos usando un
conductor de calibre más delgado.
En los vértices del anillo se instalan
varillas o electrodos de tierra.

21. Disposiciones básicas de las redes de tierra
Sistema de malla
Consiste, como su nombre lo indica, en un arreglo de conductores
perpendiculares e interconectados formando una malla o retícula a la
cual se conectan las derivaciones de conexión a tierra de cada uno
de los equipos.
En las esquinas, en el perímetro, o
por toda la malla, se instalan varillas
o electrodos de tierra.
Este sistema se emplea
generalmente en subestaciones de
potencia.

22. Resistencia a tierra de una varilla
En un suelo uniforme, la resistencia a tierra de una varilla de diámetro
d, enterrada una longitud L, esta dada por la ecuación:
Donde:
ù
úû
r
R = é
2.943
êë
Ln L
d
L
2p
R = Resistencia a tierra de la varilla, en Ohms
p = Resistividad del terreno, en Ohms-metro
L = Longitud de la varilla, en metros
d = Diámetro de la varilla, en metros
Referencia: IEEE Std 142-2007. Recommended Practice for Grounding of
Industrial and Commercial Power Systems.

23. Resistencia a tierra de un grupo de una
varillas
Cuando se conectan en paralelo varias varillas de tierra, el valor de
resistencia a tierra que presenta el conjunto es menor que el valor de
resistencia a tierra que presenta una sola varilla.
Si se conecta a una varilla existente otra varilla en paralelo, el valor de
resistencia a tierra de las dos no es la mitad del valor que tenga una de
ellas, a menos que se encuentren separadas una distancia igual a varias
veces la longitud de una varilla.
Una regla práctica es que en los grupos formados por 2 y hasta 24
varillas, éstas queden ubicadas en línea recta, formando un triángulo o
un cuadrado o que se ubiquen sobre el perímetro de un circulo y
separadas entre si una distancia igual a la longitud de la varilla.

24. Resistencia a tierra de un grupo de una
varillas
El valor de la resistencia a tierra de un grupo de varillas esta dada por
la ecuación:
Donde:
R R g =
F
n
R g = Resistencia a tierra del grupo de varillas, en Ohms
R = Resistencia a tierra de una sola varilla, en Ohms
n = Número de varillas en el grupo
F = Factor dado por las normas (ver tabla)
Referencia: IEEE Std 142-2007. Recommended Practice for rounding
of Industrial and Commercial Power Systems

25. Resistencia a tierra de un grupo de una
varillas
Se muestran en la siguiente tabla los valores del factor F de acuerdo
con el número de varillas en el grupo.
NNº ddee vvaarriillllaass FF
22 11..1166
33 11..2299
44 11..3366
88 11..6688
1122 11..8800
1166 11..9922
2200 22..0000
2244 22..1166
Referencia: IEEE Std 142-2007. Recommended Practice for rounding
of Industrial and Commercial Power Systems

26. Puesta a tierra de los sistemas eléctricos y
electrónicos
Equipos eléctricos en baja tensión
La puesta a tierra de los equipos eléctricos en baja tensión se realiza mediante un sistema
en anillo. A este anillo se conectan las barras de tierra de tableros de distribución en
BT, gabinetes de equipo eléctrico, tableros de alumbrado, etc.
La puesta a tierra de los equipos eléctricos alimentados por estos elementos se realiza
mediante conductores aislados o desnudos que se conectan a dichas barras o
directamente al sistema en anillo localizado en el área.
Debe existir siempre una interconexión entre la red de tierras de los
equipos eléctricos y la red de tierras de los sistemas electrónicos.
La puesta a tierra de los equipos eléctricos deberá cumplir con los requerimientos de los
artículos 250 y 710-7 de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005.
Equipos y sistemas electrónicos.
La puesta a tierra de estos equipos puede hacerse con un cero para dichos equipos. Este vasistema radial o un sistema en anillo.
La función principal de la red de tierra para los equipos y sistemas electrónicos es proporcionar un valor de referencia lor de referencia se obtiene
cuando el valor de resistencia a tierra de la red es cercano a cero. Dependiendo de los valores de resistividad del terreno, el sistema radial
puede estar formado por una sola varilla de tierra o por un grupo de varillas interconectadas.

27. Equipos y sistemas electrónicos
La puesta a tierra de estos equipos puede hacerse con un cero para dichos
equipos. Este sistema radial o un sistema en anillo.
La función principal de la red de tierra para los equipos y sistemas electrónicos
es proporcionar un valor de referencia lor de referencia se obtiene cuando el
valor de resistencia a tierra de la red es cercano a cero. Dependiendo de los
valores de resistividad del terreno, el sistema radial puede estar formado por
una sola varilla de tierra o por un grupo de varillas interconectadas.

28. Sistemas de tierra – Detalles de instalación

29. Puesta a tierra de los sistemas electrónicos
Esta red de tierras se conecta mediante un cable aislado a una barra de
cobre soportada sobre aisladores que se instala en el cuarto donde se
ubican los equipos y sistemas. A la barra se le denomina barra de
tierra aislada y al sistema se le denomina sistema de tierra
aislada .
A esta barra se conectan los cables aislados (IG) de la referencia de tierra
de los equipos.

30. La malla de referencia de señales es un complemento de la red de tierras
electrónica y su principal función es evitar la interferencia hacia y desde el área
de ubicación de los equipos y sistemas electrónicos. Puede emplearse la
estructura metálica del piso falso como malla de referencia de señales o puede
fabricarse la malla con cintas de cobre.

31. Equipos y sistemas electrónicos – Puesta a
tierra
El conductor de tierra (aislado) pasa a través del tablero de distribución.

32. Equipos y sistemas electrónicos – Puesta a
tierra
Método de alambrado del conductor de tierra (aislado) con fuente derivada
separada.

33. Equipos y sistemas electrónicos – Puesta a
tierra
Estructura del piso falso empleada como malla de referencia de señales.

34. Equipos y sistemas electrónicos – Puesta a
tierra
Malla de referencia de señales
fabricada con cintas de cobre.