Cómo instalar una varilla de tierra

La mayoría de los propietarios nunca piensan en su sistema de conexión a tierra hasta que algo sale mal. Un disyuntor disparado, un electrodoméstico frito o algo peor. La varilla de tierra es la parte de su sistema eléctrico que nadie ve y de la que casi nadie habla, pero realiza un trabajo real cada vez que hay una falla, una sobretensión o un rayo cercano. Instalarlo correctamente no es difícil, pero hay algunas cosas que toman a la gente con la guardia baja la primera vez.

Esta guía cubre la instalación completa de principio a fin, incluido lo que realmente requiere el NEC, cómo lidiar con terrenos duros o rocosos y qué errores es más probable que le cuesten más adelante.

Instalación de varilla de tierra clavada en el suelo

Por qué existe la varilla de tierra

Aquí está la versión corta: la electricidad siempre quiere un camino a tierra. Cuando todo funciona normalmente, la corriente fluye a través de los cables calientes, hace su trabajo y regresa al neutro. Cuando algo falla, como un cable que se suelta y toca la caja metálica de un electrodoméstico, la corriente necesita ir a otro lugar. Si su sistema está correctamente conectado a tierra, fluye inofensivamente hacia la tierra y dispara un disyuntor en el proceso. Si no está conectado a tierra, fluye por el siguiente camino disponible. Ese camino podrías ser tú.

Las barras de tierra también manejan el problema de la referencia de voltaje. Su empresa de servicios públicos pone a tierra sus transformadores. Su hogar debe compartir esa misma referencia; de lo contrario, obtendrá pequeñas pero reales diferencias de voltaje entre el neutro y tierra que provocarán parpadeos, daños en los componentes electrónicos y equipos que se comportarán de manera extraña. Una varilla de tierra correctamente instalada une todo.

El NEC cubre todo esto en el Artículo 250. La Sección 250.53 es la parte que regula específicamente cómo se instalan las varillas de tierra, y volveremos a ella a lo largo de esta guía.

Antes de comprar cualquier cosa: llame al 811

Este paso es el primero porque la gente se lo salta y luego se topa con una tubería de gasolina. Llame al 811 al menos dos o tres días hábiles antes de la fecha de instalación planificada. Es la línea nacional de "llame antes de excavar" en Estados Unidos. Los localizadores de servicios públicos saldrán y marcarán las líneas enterradas en su jardín de forma gratuita. Las barras de tierra se sumergen varios pies en la tierra, que es exactamente la profundidad donde se encuentran las tuberías de gas y agua enterradas.

Si estás fuera de EE. UU., tu país tiene un servicio equivalente. Encuéntralo y úsalo.

Elegir la caña adecuada

El NEC establece un límite aquí: la varilla debe tener al menos 8 pies de largo y al menos 5/8 de pulgada de diámetro, a menos que tenga una lista específica que indique lo contrario. La mayoría de las ferreterías tienen varillas estándar de 8 pies y 5/8 de pulgada, que funcionan bien para la gran mayoría de instalaciones residenciales. Algunos contratistas utilizan varillas de 10 pies cuando saben que la capa superior de suelo está seca o suelta, ya que la longitud adicional ayuda a alcanzar el suelo más conductor que se encuentra debajo.

La cuestión más importante es el material. Tienes tres opciones reales.

Cobre sólidoes la opción premium. No se oxida, mantiene una conexión-de baja resistencia durante 50 años o más y funciona bien incluso cuando las condiciones del suelo cambian a su alrededor. La desventaja es el precio. Una varilla de cobre sólida cuesta mucho más que las alternativas, razón por la cual la mayoría de las instalaciones residenciales no la utilizan.

Acero revestido de cobre-es lo que encontrará en la mayoría de las casas de suministros eléctricos y en las grandes tiendas. El núcleo de acero le confiere la resistencia mecánica necesaria para atravesar suelos densos sin doblarse, y la capa exterior de cobre se encarga de la conductividad. Lo clave que hay que comprobar al comprar varillas revestidas de cobre-es el proceso de unión. Una varilla fabricada correctamente tiene el cobre unido molecularmente al acero, no solo galvanizado sobre él. Si flexiona una varilla de muestra y la capa de cobre se agrieta o se levanta, la unión es deficiente y la varilla comenzará a corroerse bajo tierra en unos pocos años. Victoria eléctricaVarilla de conexión a tierra revestida de cobreutiliza 99,9 % de cobre electrolítico sobre un núcleo de acero de alta-resistencia y viene en versiones con extremo plano-o roscado-según su instalación.

Acero galvanizadoes la opción presupuestaria y el NEC lo permite. Se mantiene bien en suelos neutros con humedad razonable. Donde tiene problemas es en suelos ácidos, como suelos cerca de materia orgánica pesada o sitios industriales, donde el recubrimiento de zinc se descompone más rápido de lo esperado. Si sabe que su suelo es ácido, gaste el dinero extra en revestimiento de cobre-. Victory Electric también fabricaVarilla de tierra galvanizadacon galvanizado-en caliente para aplicaciones estándar.

Una cosa que el NEC tiene clara: no hay barras de refuerzo. Se corroe, conduce mal para fines de conexión a tierra y cualquier inspector que se precie lo señalará.

Si está realizando un proyecto en el que el sistema de puesta a tierra realmente necesita durar sin mantenimiento, como una instalación de comunicaciones remotas o una estructura de servicios públicos permanente, Victory ElectricVarilla de conexión a tierra de cobre sólidoVale la pena el costo. Tiene un cabezal de accionamiento plano y una punta cónica para su instalación y está diseñado para combinarse con abrazaderas de varilla de conexión a tierra de cobre.

Varilla de conexión a tierra revestida de cobre VICTORY

¿Qué más necesitas?

Un mazo del rango de 4 libras maneja suelos blandos a medianos sin muchos problemas. Si tiene arcilla dura, suelo denso y compactado o suelo rocoso, alquile o compre un taladro percutor con un accesorio de accionamiento con varilla de tierra. El accesorio es una funda de acero hueca que se coloca sobre la parte superior de la varilla y absorbe los golpes del martillo para que no golpee directamente la varilla. Esto es importante porque una varilla que se hincha en la parte superior es más difícil de sujetar y más débil en el punto de conexión.

La pinza de conexión a tierra es la parte que la gente subestima. Conecta la varilla al cable de cobre que va hasta su panel y pasa toda su vida enterrado bajo tierra en cualquier humedad, acidez y actividad microbiana que contenga su suelo. Una abrazadera que no esté específicamente clasificada para enterramiento directo se corroerá y perderá contacto en unos pocos años, y usted no tendrá idea hasta que pruebe el sistema o suceda algo malo.

El tipo estándar es una abrazadera de bellota, llamada así por su forma. Debe tener una certificación UL para entierro directo. Gaste los pocos dólares extra aquí. Victory Electric hace unAbrazadera de varilla de tierra de cobrecon construcción de cobre de alta-pureza para resistir la corrosión galvánica en el punto de contacto. Algunas versiones utilizan un diseño Hammerlock que crea una conexión permanente y de alta-conductividad en lugar de depender únicamente de la tensión del perno.

Más allá de esos dos elementos, necesita un cable de conexión a tierra de cobre de tamaño según la tabla NEC 250.66 (normalmente 4 AWG para un servicio de 200 amperios, 6 AWG para 100 amperios), un pelacables y un conducto si el cable pasará por encima del nivel donde podría dañarse físicamente.

Instalación, paso a paso

Escoger el lugar

Cerca del panel principal está la meta. El conductor del electrodo de conexión a tierra (el cable que va desde la varilla hasta el panel) debe tomar la ruta más directa posible, con la menor cantidad de curvas posible. Cada pie adicional de cable y cada curvatura innecesaria agrega impedancia, lo cual es más importante durante la rápida corriente transitoria de un rayo.

Manténgase alejado de terrenos excesivamente secos o arenosos si tiene alguna opción al respecto. El suelo que retiene algo de humedad durante todo el año-se comporta mejor. Es preferible un lugar con un poco de sombra que no se seque en verano a un lugar soleado con suelo arenoso suelto.

Mantenga la varilla al menos a un par de pies de su base. No es una regla estricta del NEC en la mayoría de las jurisdicciones, pero el relleno de los cimientos a menudo es inconsistente y drena mal. El suelo más alejado tiende a brindarle una conexión más confiable.

Conduciendo la varilla

Coloque la varilla verticalmente, con el extremo puntiagudo hacia abajo. Si su tierra es algo blanda, puede empujar la punta unos centímetros con la mano para que comience a funcionar correctamente. Tómate tu tiempo en el primer pie porque arreglar un mal ángulo después significa sacar la varilla y empezar de nuevo.

Derribarlo con golpes constantes. Si encuentra resistencia, no comience a golpear con más fuerza en el mismo lugar inmediatamente. Haga una pausa, verifique que la varilla aún esté recta y luego continúe. Las varillas que están fuera de la vertical-incluso 10 o 15 grados tienden a encontrar más resistencia a medida que se profundizan.

La parte superior de la varilla debe quedar al ras de la superficie del suelo o debajo de ella. La Sección 250.53(G) del NEC requiere 8 pies de varilla en contacto con el suelo. Para una varilla estándar de 8-pies, eso significa que entra completamente. Si deja 6 pulgadas por encima del nivel del suelo, ahora solo tendrá 7,5 pies en el suelo y ya no cumple.

Cuando la varilla se detiene en seco

El suelo rocoso detiene muchas cañas antes de que alcancen los 8 pies. Estas son sus opciones según el NEC:

Incline la varilla hasta 45 grados desde la vertical y siga conduciendo. Esto a menudo permite que la punta trabaje alrededor de una roca o una capa dura. La varilla todavía necesita 8 pies de contacto con el suelo medidos a lo largo de su longitud, no solo en la profundidad vertical, así que verifique sus cálculos.

Si pescar no funciona, puede colocar la caña horizontalmente en una zanja de al menos 30 pulgadas de profundidad. Este es un último recurso legítimo según el código, no una solución alternativa. Cava la zanja, coloca la varilla, rellénala y haz la conexión como lo harías para una instalación vertical.

En áreas con dureza persistente o mala conductividad del suelo, algunos instaladores utilizan material de mejora del suelo. Es un compuesto conductor que se vierte alrededor de la varilla para mejorar el área de contacto y ayudar a retener la humedad. Para usarlo, excave el agujero un poco más ancho que el diámetro de la varilla, mezcle el compuesto en una lechada según las instrucciones, viértalo, luego asiente la varilla y rellénela normalmente.

Conectando el cable

Coloque la abrazadera de conexión a tierra en la parte superior de la varilla. Ajústelo. Esta conexión es subterránea y no la volverás a ver. Una abrazadera suelta es el punto de falla más común en los sistemas de puesta a tierra residenciales y una de las cosas más difíciles de diagnosticar después del hecho.

Pase el cable de cobre desde la abrazadera hasta el panel. Cuando corra por encima del nivel del suelo, protéjalo con un conducto. El cable no debe graparse al costado de su casa sin protección. El camino debe ser lo más directo posible, doblarse suavemente donde las curvas sean inevitables y nunca tener un giro brusco de 90 grados.

en el panel

Apague el disyuntor principal. Esto es importante, pero no es lo mismo que dejar el panel inactivo. Los conductores de entrada de servicio que vienen de la utilidad en la parte superior del panel todavía están activos independientemente de la posición en la que se encuentre el disyuntor principal. No toque esos cables. Si su instalación requiere trabajar cerca de ellos, contrate a un electricista autorizado.

Pase el cable a través de un orificio ciego en la parte inferior del panel, pele aproximadamente 3/4 de pulgada del aislamiento del extremo y conéctelo a la barra colectora de conexión a tierra. Apriete firmemente el tornillo del terminal. En un panel de servicio principal, la barra de tierra y la barra neutral están unidas. En un subpanel deben permanecer separados, lo que supone una instalación diferente con reglas diferentes.

La segunda cuestión de la vara

La Sección 250.53 de NEC requiere que una sola varilla de tierra alcance 25 ohmios o menos de resistencia a tierra. Probar esa resistencia requiere equipo que la mayoría de los propietarios no tienen. La solución práctica del código es simple: instalar una segunda varilla. Una vez que tenga dos varillas separadas por al menos 6 pies y unidas con alambre de cobre, el código acepta la instalación sin necesidad de medir la resistencia.

Esto no es sólo un tecnicismo del código. Dos varillas bien espaciadas realmente le brindan un mejor rendimiento, porque acceden a diferentes volúmenes de suelo. El espacio mínimo de 6 pies es un piso, no un objetivo. 10 o 12 pies es mejor. Las varillas colocadas demasiado cerca comparten zonas de influencia superpuestas y pierden la mayor parte del beneficio de tener dos.

Notas sobre el tipo de suelo

suelo rocosoestá cubierto arriba. Primero en ángulo, luego horizontal si es necesario.

Suelo arenoso o secoEs común en el suroeste y en áreas con suelo-de drenaje rápido. El problema es que la arena seca tiene una resistencia eléctrica muy alta. Profundice más si puede, ya que la tierra debajo de la capa superficial seca suele ser más conductora. El material de mejora del suelo también ayuda en este caso.

ArcillaEs fácil trabajar con él eléctricamente (retiene la humedad y conduce bien), pero es difícil atravesarlo mecánicamente. Regar la zona antes y durante la instalación la suaviza. Avance unos cuantos centímetros, luego vierta un balde de agua por el agujero, espere unos minutos y continúe. Es lento pero funciona.

Algunas cosas que comúnmente salen mal

La varilla no es lo suficientemente profunda.El problema más común. Ocho pies es el mínimo que permite el NEC, no una sugerencia. Si la varilla se detuvo a 5 o 6 pies porque el suelo se endureció, la instalación no se realiza.

Abrazadera incorrecta.Una abrazadera de viga estándar o un conector de hardware no clasificado se corroerá bajo tierra. La abrazadera debe estar listada específicamente para enterramiento directo.

Demasiadas curvas en el cable.Mantenga el recorrido del cable de conexión a tierra lo más recto posible. Un GEC enrollado o excesivamente doblado no funciona tan bien como un funcionamiento directo, particularmente durante eventos transitorios.

Varilla instalada en el interior del edificio.Algunas situaciones de código permiten que una varilla se introduzca a través del piso del sótano en el suelo debajo. Detenerse dentro de la losa de hormigón no cuenta. La varilla necesita un contacto real con el suelo.

Dos varillas demasiado juntas.Una separación de menos de 6 pies no cumple con el código y no le brinda el beneficio eléctrico que busca.

Permisos

La mayoría de las jurisdicciones requieren un permiso para este trabajo. Por lo general, es un proceso simple, la tarifa es pequeña y la inspección le brinda un par de ojos independientes que confirman que la instalación es correcta. Comuníquese con su autoridad competente local antes de comenzar. Algunas áreas tienen enmiendas al código que difieren del NEC básico, y conocerlas de antemano ahorra la molestia de rehacer el trabajo.

Concluyendo

Una varilla de tierra correctamente instalada es invisible una vez terminada. Ese es el punto. Se encuentra bajo tierra, conectado silenciosamente a su panel, y su sistema eléctrico nunca tiene una falla grave o la tiene y la varilla de tierra lo maneja como se supone que debe hacerlo.

Los aspectos a los que vale la pena prestar atención son el material y la calidad de la varilla, la clasificación de la abrazadera, la profundidad y la trayectoria del cable. Ninguno de ellos es complicado, pero saltarse las esquinas de cualquiera de ellos crea un sistema que se ve bien y funciona mal. Utilice una varilla de cobre sólida o revestida de cobre- adecuadamente adherida, utilice una abrazadera con clasificación de enterramiento-, llévela a 8 pies y pase el cable en línea recta.