Cómo realizar la puesta a tierra para una caldera de gas: requisitos del electrodo de tierra e instrucciones de instalación

La instalación de una caldera de gas ayudará a resolver el problema de la calefacción, el agua caliente y la optimización del microclima interior en la vivienda a su criterio. Pero para evitar averías y mitigar el riesgo de ignición del gas, la instalación y el funcionamiento posterior de un aparato eléctrico tan potente deben realizarse cumpliendo todas las normas. ¿Está de acuerdo?

Le contaremos cómo hacer una puesta a tierra para una caldera de gas de acuerdo con las normas de construcción y las recomendaciones del PUE. En el artículo que le ofrecemos se analiza detalladamente la tecnología de instalación. Nuestros consejos sobre la selección de materiales y la realización de cálculos preliminares le permitirán poner a tierra el equipo de manera impecable.

¿Por qué es necesario poner a tierra la caldera de gas?

Un elemento obligatorio de cualquier caldera de gas es la carcasa metálica, en cuya superficie se generan cargas estáticas al conectar el aparato a la red.

Y si no se preocupa por las «vías de escape» para la electricidad, en un momento desfavorable podría fallar todo el componente electrónico del aparato o algunos de sus elementos. Por ejemplo, la placa o el sistema de control.

Para que esto no ocurra, la caldera se 'asegura' con una puesta a tierra: un conductor que conecta el aparato eléctrico con el electrodo de tierra, y este último directamente con el suelo. La tierra tiene la propiedad de 'absorber' la corriente eléctrica, por lo que su entorno será la garantía de seguridad contra fallos del equipo debido a sobretensiones o cortocircuitos en la red.

Cualquier tipo de caldera que elija: de gas, de combustible sólido, eléctrica, la instalación correcta del equipo es imposible sin la disposición de un circuito de puesta a tierra.

La puesta a tierra es necesaria para:

• Reducir el riesgo de explosión del aparato – la electricidad estática es a menudo la causa de la autoignición de los dispositivos que funcionan con gas y además bajo presión.
• Excluir la probabilidad de lesiones – el cuerpo metálico a veces 'descarga', y al tocarlo, una persona puede sentir una descarga eléctrica desde un leve cosquilleo hasta una carga potente con resultado de muerte.
• Prevenir la avería de la automatización – las placas de las calderas de gas son sensibles a las fluctuaciones de voltaje, y su reemplazo costará al menos un tercio del valor del equipo.

Además, a la caldera que funcione sin conexión a tierra, los inspectores del servicio de gas le harán muchas preguntas, lo que puede resultar en multas considerables y la desconexión forzada del aparato. Por lo tanto, vale la pena instalar el circuito de puesta a tierra en cualquier caso, ya que no solo se trata de aspectos económicos, sino también de su seguridad.

Detalles del diseño del circuito

El sistema de puesta a tierra puede ser natural o artificial. Al primer tipo pertenecen las estructuras de metal o hormigón armado que están en contacto directo con el suelo. Puede ser la base del edificio, una tubería u otras comunicaciones subterráneas.

Pero para una caldera de gas, la conexión a tierra natural requiere al menos dos contactos con partes separadas del cuerpo, y en este caso se excluyen las tuberías de alcantarillado, calefacción y gasoducto. Por lo tanto, durante la instalación se utiliza con más frecuencia un sistema artificial, cuya organización veremos a continuación.

¿Qué material elegir para los electrodos de tierra?

Para la puesta a tierra artificial, los conductores-electrodos se convierten en varillas o tubos que se conectan entre sí mediante tiras metálicas. Se instalan verticalmente en el espesor del suelo para asegurar el funcionamiento del sistema incluso en invierno, cuando la capa superior del suelo se congela.

Una condición importante: los elementos metálicos no deben estar protegidos contra la corrosión con material aislante.

La vida útil del circuito de puesta a tierra depende en gran medida de la presencia de protección anticorrosión en sus electrodos: los elementos cobrizados y de acero inoxidable durarán más.

También se pueden encontrar en venta kits listos para el sistema de puesta a tierra, que consisten en varillas de acero (generalmente con revestimiento de cobre) y puntas especiales afiladas para suelos de diferente densidad.

El kit también incluye un agente anticorrosión para tratar el sistema antes de la instalación y elementos de conexión – acoplamientos de latón, abrazaderas. La principal ventaja de esta solución es que se puede montar el circuito sin necesidad de soldadura ni preparación prolongada.

Aunque las autoridades de control abogan por los kits listos para puesta a tierra, es posible fabricar la construcción uno mismo – eso no será una infracción y resultará mucho más barato.

Para montar el sistema con materiales disponibles, se deben considerar varios aspectos importantes:

• Las estructuras metálicas destinadas a la instalación en el suelo pueden fabricarse con tubería perfilada, viga I, canal, angular.
• El metal del electrodo de tierra debe estar protegido contra la corrosión mediante galvanizado, cobrizado o, en último caso, pasta anticorrosión.
• La sección transversal del cable que conecta la fase neutra del cuadro con el circuito de puesta a tierra depende del tipo de metal del que está hecho. Para el cobre, el valor óptimo es 1 cm², para el acero – 7,5 cm², y para el aluminio – 16 cm².
• La resistencia del electrodo de tierra para suelo arenoso no debe exceder 50 Ω, para suelo arcilloso – máximo 10 Ω.
• Los materiales para los electrodos deben elegirse también teniendo en cuenta la resistencia del circuito. La opción óptima – tuberías de dos pulgadas o angulares de 2 m de largo y sección transversal desde 5 cm².
• La barra de puesta a tierra se fabrica con tira de cobre o acero (está prohibido usar aluminio en este caso).

El cumplimiento de estos requisitos y la correcta instalación del circuito de puesta a tierra ayudará a evitar reclamaciones por parte de los inspectores del servicio de gas, independientemente de si ha utilizado un sistema modular prefabricado o lo ha montado usted mismo.

Cálculo de los parámetros del circuito

En la lista de requisitos para la instalación de la puesta a tierra, hay varios indicadores cuyo algoritmo de obtención puede no ser claro para un principiante en electricidad; por ejemplo, cuántos electrodos se necesitan para el correcto funcionamiento del sistema o cómo medir la resistencia del circuito. Intentaremos aclarar los principios básicos para determinar estos parámetros.

Se puede determinar la resistividad del suelo, de los dispositivos de puesta a tierra de cualquier configuración e incluso la existencia de conexión entre los electrodos mediante un medidor especial.

La puesta a tierra se realiza después de la instalación de la caldera de gas en una casa de campo. Los parámetros físicos del circuito de tierra se seleccionan principalmente de forma empírica. Este método práctico es adecuado para quienes temen enredarse en complejos cálculos teóricos.

El algoritmo para realizar el trabajo es el siguiente:

• Tomaremos como base un circuito en forma de triángulo isósceles formado por tres varillas metálicas de 3 metros de longitud.
• Conectamos los conductores.
• Tomamos un óhmetro (instrumento para medir la resistencia) y medimos los valores del circuito. Se considera ideal un valor de 4 ohmios.
• Si el resultado obtenido supera significativamente el valor óptimo, añadimos otro elemento al circuito y volvemos a comprobar la resistencia. Continuamos hasta obtener el valor ideal o, al menos, el valor máximo permitido para el circuito de la caldera, que es de 10 ohmios.

Pero también se puede determinar el número necesario de electrodos mediante fórmulas, eligiendo las opciones adecuadas para cada caso.

Con esta fórmula se puede determinar la resistencia de un electrodo, si en el terreno donde se encuentra la casa el suelo es homogéneo y no está estratificado.

En la fórmula se debe sustituir el valor medio de la resistividad, según el tipo de suelo donde se ubicará el electrodo de puesta a tierra:

• arena húmeda – 500 Ω·m;
• marga arenosa dura – 300 Ω·m;
• mezcla de arcilla y arena – 150 Ω·m;
• marga arcillosa – 100 Ω·m;
• arcilla semidura y chernozem – 60 Ω·m;
• tierra de jardín – 40 Ω·m;
• marga arcillosa plástica – 30 Ω·m;
• turba – 25 Ω·m;
• arcilla plástica y salitre – 20 Ω·m.

Los menos adecuados para instalar un circuito de puesta a tierra son las rocas y el suelo rocoso. En ese caso, habrá que construir un terraplén artificial.

Para un suelo no homogéneo, calcular la resistencia para un solo electrodo será más complicado, pero también es posible hacerlo introduciendo sus datos en la fórmula indicada.

El valor del coeficiente climático estacional de resistencia del suelo depende de la zona donde se encuentra su casa. Se dividen aproximadamente en 4 grupos.

La corrección por características climáticas es especialmente importante para zonas con inviernos fríos, ya que en el suelo congelado la eficacia de la puesta a tierra se reduce significativamente.

También existen algoritmos más complejos para determinar con precisión los parámetros de los electrodos e incluso programas especiales para sus cálculos. Pero para el correcto funcionamiento de la caldera de gas será suficiente seguir las recomendaciones generales para la instalación de un circuito de puesta a tierra estándar.

El uso de electrodos de puesta a tierra de acero cobreado permite construir sistemas en suelos con cualquier propiedad físico-mecánica:

Instalación del sistema de puesta a tierra para la caldera

Para instalar el circuito, será necesario destinar un espacio libre que se encuentre a una distancia no menor de un metro pero no mayor de 5 metros de los cimientos de la casa.

Este terreno no se puede utilizar posteriormente para construir ampliaciones, trabajos de plantación, e incluso es peligroso que una persona se encuentre en él, ya que en caso de activación podría ser mortal. Por lo tanto, conviene delimitar el circuito con un bordillo y embellecer el lugar con alguna composición de piedra o decorar con una escultura de jardín.

Diseño y trabajos preparatorios

Para realizar la puesta a tierra de la caldera de gas, primero se dibuja un esquema del futuro circuito en el área designada. La mayoría de las veces se utiliza un diagrama que prevé la colocación de los electrodos en los lados de un triángulo isósceles.

Pero el circuito puede tener forma de línea, cuadrado o polígono – todo depende del número calculado de electrodos y de la ubicación del propio edificio.

Aunque tradicionalmente al instalar el circuito se elige un triángulo isósceles con lados de 0,5-2,5 m, cuando hay escasez de espacio libre cerca de la casa, el sistema también puede ser lineal.

Para el montaje de una estructura casera se necesitarán las siguientes herramientas:

• equipo de soldadura para conectar los elementos metálicos del sistema;
• amoladora para cortar y afilar tubos o varillas;
• taladro percutor o taladro para introducir el cable de tierra en la casa.

También es necesario preparar herramientas para excavar. El conjunto mínimo que seguramente tendrán los propietarios de una casa particular es una pala de bayoneta y un mazo pesado. Pero si el terreno es duro, es mejor obtener un perforador de pozos o un motoperforador, que facilitarán significativamente la etapa de trabajo 'profundo'.

Instalación y conexión del circuito

Ahora veamos paso a paso cómo hacer un circuito en forma de triángulo para la puesta a tierra de una caldera de gas. Primero, hay que excavar zanjas según las líneas del diseño previamente dibujado. El ancho óptimo de cada zanja es de 35-40 cm, la profundidad de 50-70 cm. Desde el vértice del triángulo más cercano a la casa se excava una zanja recta hasta los cimientos.

El esquema triangular es simple y confiable, ya que incluso si se daña el puente metálico entre las varillas, continuará funcionando desde el otro lado.

Con la ayuda de un mazo o un perforador de pozos, se clavan verticalmente los electrodos en los vértices del triángulo: conductores de acero hechos de tubos o ángulos. Para facilitar este proceso, se puede afilar previamente con una amoladora el borde inferior de cada pieza.

Deben instalarse a una profundidad tal que la distancia desde el fondo de la zanja hasta el borde superior del conductor esté entre 15 y 20 cm (es decir, posteriormente toda la estructura quedará cubierta por una capa de suelo de 30 a 55 cm).

A continuación, los electrodos deben conectarse entre sí. Coloque a lo largo de las zanjas excavadas en los lados del triángulo un conductor de acero con una sección de 4,8-5 cm² o una tira de 4 cm de ancho y al menos 4 mm de espesor.

Todo el procedimiento de instalación del circuito de puesta a tierra incluye una serie de pasos estándar:

Los kits de conexión a tierra prefabricados se pueden unir con los pernos incluidos en el conjunto. Y para las construcciones caseras, la mejor opción es la soldadura por puntos.

Esquema ilustrativo del dispositivo del circuito de tierra para una caldera de gas, para cuya fabricación se utilizaron bandas de acero y tres electrodos

Luego se debe soldar a la guía de acero una banda metálica horizontal, que se llevará por la zanja hasta el lugar previsto para la entrada de la toma de tierra al propio edificio. Se eleva sobre el nivel del revestimiento aproximadamente 50 cm (también se puede usar una clavija de acero).

Ahora se debe introducir la toma de tierra en la casa. Para ello, con un taladro percutor se hace un agujero en la pared, a través del cual se pasa un cable de cobre. A la banda se suelda un perno M8. El cable de cobre se fija por un extremo al borne de la barra de tierra, y por el otro a la placa metálica en el zócalo.

Esquema de conexión mediante un cable tripolar al circuito y al poste de la línea eléctrica (para organizar dicha conexión es necesario obtener un permiso de las redes eléctricas locales)

Luego, la caldera de gas se conecta al cuadro a través de un interruptor automático individual mediante un cable tripolar. Además, se recomienda instalar un estabilizador de voltaje.

¿Cómo verificar el funcionamiento y obtener el certificado de puesta a tierra?

Con la ayuda de un instrumento de medición, determine la resistencia de dispersión de corriente a lo largo del circuito. Si el resultado de la medición de la resistencia de puesta a tierra no supera el valor máximo permitido de 10 ohmios, entonces se pueden enterrar las zanjas.

Si se detectan desviaciones, agregue la cantidad necesaria de electrodos, asegúrese de que la resistencia sea normal. La toma de tierra está lista, se puede enterrar el circuito y llamar a la inspección.

Para enterrar las zanjas con los electrodos de tierra, use solo tierra homogénea, sin mezcla de piedras ni escombros de construcción, y proteja el punto de entrada del sistema a la casa de las precipitaciones con una caja de PVC.

Por cierto, existe otra forma de comprobar el funcionamiento del sistema. Para ello se necesita una bombilla simple de 100 W (o más), que se enrosca en un portalámparas con cable alargador. Luego, un extremo del alargador se conecta a una de las bandas horizontales de acero colocadas a los lados del triángulo de tierra, y el otro a la fase de 220 voltios.

Comparamos el resultado:

• La bombilla brilla intensamente, como si estuviera conectada a un enchufe: el circuito funciona.
• La bombilla se enciende, pero la luz es tenue o parpadea: suelde nuevamente las uniones de la estructura.
• La bombilla no se enciende: es necesario verificar la integridad de todo el esquema, desde la calidad de la soldadura hasta la conexión al cuadro.

Los representantes de los organismos de control generalmente se guían, al verificar la preparación del equipo para su funcionamiento, por las recomendaciones del PUE, indicadas en los puntos 1.7-1.8. Determinan la resistencia del suelo y del circuito de puesta a tierra, la correcta conexión al cuadro eléctrico de la caldera de gas y otros parámetros.

Sin el acta y el protocolo de inspección del servicio de gas, pueden negarse a conectar su casa a la red de gas.

Si todos los indicadores están dentro de lo normal, se emite un acta de puesta a tierra. Consiste en un conjunto de documentación técnica que incluye el informe de las pruebas realizadas con la lista de los instrumentos de medición utilizados, el certificado de registro del laboratorio, el protocolo de verificación del circuito entre el electrodo de puesta a tierra y la caldera, y una lista de defectos.

Con las particularidades de la conexión a tierra de la bañera en un apartamento de un edificio de varias plantas, le familiarizará el siguiente artículo, que le recomendamos leer.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Y para finalizar, le ofrecemos una selección de videos donde puede obtener una idea visual de cómo poner a tierra de forma segura una caldera de gas en una casa particular.

En este video puede ver la construcción de un circuito de puesta a tierra con 4 varillas con el objetivo de alcanzar una resistencia de hasta 7 ohmios:

Otra opción para instalar el circuito de la caldera de gas para una casa particular conectada desde un poste:

El sistema de puesta a tierra es una etapa importante que no debe descuidarse al instalar una caldera de gas. Y si no está seguro de poder instalar y conectar correctamente el circuito al cuadro eléctrico, es mejor no arriesgarse y recurrir a profesionales, porque no solo está en juego la integridad del costoso equipo, sino lo más importante: su seguridad e incluso su vida.

Cuéntenos cómo construyó el sistema de puesta a tierra en su parcela de campo. No descartamos que tenga información que pueda ser útil a futuros instaladores autónomos de sistemas de puesta a tierra. Por favor, escriba comentarios, publique fotos sobre el tema y haga preguntas en el bloque que se encuentra a continuación.