Conexiones y accesorios para puesta a tierra en subestaciones

Si una unión de tierra falla, el problema no es menor: puede subir la resistencia, generar calor y dejar a la subestación con menos seguridad. Yo lo resumiría así: para entierro permanente, la salida más usada es la soldadura exotérmica; para puntos de prueba, convienen los conectores mecánicos; y para transiciones entre metales, sirven los conectores de compresión con terminales bimetálicos.

En este tema, no basta con que la conexión “haga contacto”. Yo tengo que mirar al mismo tiempo corriente de falla, corrosión, acceso para inspección y vida útil. En el artículo se repasan esos cuatro grupos: soldadura exotérmica, conectores mecánicos, conectores de compresión/bimetálicos y accesorios de equipotencialidad como barras, trenzas, puntos de prueba y herrajes.

Lo más directo del artículo es esto:

• Soldadura exotérmica: unión permanente, baja resistencia y sin mantención.
• Conectores mecánicos: sirven cuando hay que abrir, medir o reapretar.
• Compresión y bimetálicos: buena salida para cobre-aluminio o cobre-acero galvanizado.
• Accesorios de equipotencialidad: ayudan a medir, unir estructuras y mantener el mismo potencial.
• Dato clave: si la resistencia sube más de 20 % sobre el valor de diseño, hay que corregir la unión.
• Normas citadas: en conexiones subterráneas se apunta a IEEE Std 837; además se mencionan IEEE 80 y exigencias de la SEC / RIC N°06.
• Vida útil de referencia: entre 30 y 50 años para conexiones permanentes calificadas bajo IEEE 837.

Si yo tuviera que decidir rápido, usaría una regla simple: lo enterrado y sin acceso va soldado; lo medible va con conexión desmontable; y lo que une metales distintos va con piezas bimetálicas y protección anticorrosiva. Desde ahí, el resto del artículo baja esa decisión a cada zona de la subestación y a cada condición de suelo en Chile.

Diseño de Malla de Puesta a Tierra en Acero para Subestación

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Comparación rápida

Opción	Mejor uso	Punto fuerte	Ojo con
Soldadura exotérmica	Malla enterrada, anillos, varillas	Unión permanente y baja resistencia	Instalación más exigente
Conector mecánico	Arquetas, cajas de registro, puntos de prueba	Se puede desmontar e inspeccionar	Puede perder torque y calentarse
Compresión / bimetálico	Transiciones cobre-aluminio o cobre-acero	Unión firme y menos piezas móviles	Requiere prensa y matriz correcta
Accesorios de equipotencialidad	Cercos, puertas, tuberías, estructuras	Igualan potenciales y permiten medición	Piden revisión por exposición

Con esa base, ya se puede entrar al detalle de cada tipo de conexión y ver dónde conviene usarlo dentro de la subestación.

1. Soldaduras exotérmicas

La soldadura exotérmica es el método de referencia para conexiones enterradas en mallas de puesta a tierra. La reacción térmica funde los conductores y los deja unidos como una sola masa conductora.

Desempeño eléctrico y térmico

El resultado es una resistencia de contacto muy baja. Frente a una falla, la unión soporta corrientes muy altas sin sobrecalentarse, algo que sí puede pasar con un perno flojo en una conexión mecánica.

Instalación y mantención

La instalación pide moldes de grafito, herramientas de ignición y conductores limpios hasta dejar metal limpio. Antes del primer uso del día, el molde debe precalentarse para sacar la humedad y evitar porosidad o proyecciones de vapor.

Una vez hecha, la unión no requiere mantención.

Esa solidez en el montaje explica por qué su principal punto fuerte aparece en ambientes agresivos y en instalaciones enterradas.

Compatibilidad de materiales y comportamiento frente a la corrosión

Sirve para uniones cobre-cobre, cobre-acero cobreado y cobre-acero. Como no hay huecos ni interfaces, la humedad no entra y la unión resiste muy bien la oxidación y la corrosión galvánica.

Zonas recomendadas en la subestación

La soldadura exotérmica es la opción indicada para toda conexión enterrada: mallas de tierra, anillos perimetrales y uniones a electrodos de varilla o placa que quedarán cubiertos de forma permanente.

Cuando la conexión va a quedar enterrada de manera permanente, esta suele ser la opción más estable. En cambio, si ese punto necesita acceso para inspección o medición, los conectores mecánicos pasan a ser la primera opción.

2. Conectores mecánicos de puesta a tierra

A diferencia de la soldadura exotérmica, los conectores mecánicos trabajan por presión física. En simple: un perno o una abrazadera aprieta el conductor contra la superficie de contacto. Eso permite revisarlos después, y esa es una ventaja clara en puntos donde hay que entrar de vez en cuando a medir la resistencia de tierra.

Desempeño eléctrico y térmico

El punto más delicado está en la interfaz de contacto. Si el perno pierde torque por ciclos térmicos – o sea, por la expansión y contracción del metal cuando cambia la temperatura – la resistencia de contacto sube. Y ahí pega de lleno la Ley de Joule: si una conexión queda floja y pasa alta corriente, va a generar calor.

En una falla severa, esa temperatura puede pasar los 1.085 °C, que corresponde al punto de fusión del cobre y el latón, antes de que actúen las protecciones.

Instalación y mantención

La instalación es más simple y de menor costo que la soldadura exotérmica, pero no da espacio para hacerlo “más o menos”. Hay dos pasos que mandan:

• Limpiar el conductor con escobilla o lija hasta dejar metal brillante.
• Apretar con llave dinamométrica calibrada para asegurar la presión correcta.

Si el apriete queda corto, la unión puede sobrecalentarse. Si queda pasado, el conector puede dañarse.

También se recomienda revisar la conexión unos meses después de la instalación inicial y luego de forma periódica. ¿La razón? Los ciclos térmicos pueden ir aflojando los pernos con el tiempo.

Compatibilidad de materiales y corrosión

El contacto directo entre metales distintos puede salir caro. Cobre con acero galvanizado, o cobre con aluminio, puede generar corrosión galvánica y terminar dañando la conexión en pocos meses.

Para evitar eso, se usan terminales bimetálicos o separadores de acero inoxidable, siempre acompañados de grasa conductora neutra para bajar los microhuecos internos.

En conexiones enterradas, conviene proteger la unión con cinta petrolatum tipo Denso. La aplicación debe hacerse con un traslape del 50% y extendiéndose al menos 10 cm sobre el cable por cada lado. Bien puesta, esta protección puede pasar los 30 años de vida útil.

Zonas recomendadas en la subestación

Los conectores mecánicos calzan bien en arquetas de inspección y cajas de registro, donde hace falta desconectar el conductor para medir la resistencia de tierra. También se ocupan para unir cables de tierra a estructuras metálicas, tuberías y electrodos de varilla en puntos accesibles.

En cambio, en zonas enterradas sin acceso, la soldadura exotérmica sigue siendo la opción más conveniente.

3. Conectores de compresión y terminales bimetálicos

Cuando la unión tiene que quedar firme, sin pernos y con poca mantención, entran en juego los conectores de compresión. Se instalan con prensado usando prensa hidráulica y dejan una unión compacta, de baja resistencia y sin partes móviles. En la práctica, suelen dar más estabilidad que un conector mecánico, aunque no llegan a la unión monolítica de una soldadura exotérmica.

Desempeño eléctrico y térmico

La resistencia de contacto al inicio es baja, pero la prueba dura aparece durante una falla. En ese escenario, la temperatura del conductor puede pasar los 600 °C. Ahí no basta con que el conector conduzca bien: también tiene que conservar su integridad eléctrica y mecánica bajo choque térmico y esfuerzos mecánicos.

Para clasificación de entierro directo bajo UL 467, el conector por lo general debe contener al menos 80 % de cobre.

Instalación y mantención

La instalación pide dos cosas simples, pero clave: conductor limpio y dado calibrado correcto. Si el prensado queda corto, pueden quedar huecos de aire. Y esos huecos después pueden favorecer arcos localizados durante una falla.

Si queda bien instalado, el conector de compresión requiere mantención mínima. Como no tiene piezas que se aflojen, su comportamiento suele ser más estable que el de una conexión mecánica.

Compatibilidad de materiales y corrosión

El punto más delicado sigue siendo la corrosión galvánica cuando se unen metales distintos. El contacto directo entre cobre y aluminio o acero galvanizado puede formar una celda galvánica y acelerar el deterioro si no se protege bien. Por eso los terminales bimetálicos son la salida más usada para hacer la transición entre metales disímiles, sobre todo entre malla de cobre y estructuras de aluminio.

En estas uniones también conviene aplicar grasa conductiva o inhibidor de óxido. ¿La idea? Rellenar microhuecos y frenar la oxidación interna.

En enterramiento, protege la unión con cinta petrolatum tipo Denso.

Zonas recomendadas en la subestación

Su mejor uso cambia según la ubicación, el material involucrado y el nivel de acceso para inspección.

Zona	Tipo de conector recomendado
Arquetas de inspección (cable a cable)	Conector de compresión
Interfaz aluminio-cobre (estructuras, boquillas)	Terminal bimetálico
Cerramientos perimetrales, tuberías, estructuras de acero	Conector de compresión protegido con cinta petrolatum

Úsalos en toda transición cobre-aluminio o cobre-acero galvanizado, sobre todo en ambientes húmedos o enterrados. Después, sobre esas uniones, se agregan los accesorios de protección y equipotencialidad.

4. Accesorios de puesta a tierra y equipotencialidad

Además de los conectores, la malla de tierra necesita accesorios para colectar, dar flexibilidad, medir y equipotencializar. Una vez resuelta la unión, toca definir las piezas que reparten la corriente, permiten medir y ayudan a igualar potenciales en toda la malla.

Barras colectoras

Las barras colectoras funcionan como el nodo principal de la malla. Por eso deben mantener baja resistencia y buena disipación térmica. Se fabrican en cobre o en aleaciones con alto contenido de cobre.

En transformadores y bajantes de pararrayos, conviene usar flejes rectangulares en vez de conductores circulares. ¿La razón? Su geometría ayuda a disipar mejor las sobretensiones de alta frecuencia por efecto piel.

Trenzas flexibles

Las trenzas de cobre son la opción indicada para puertas, portones y equipos con vibración. Absorben el movimiento sin cortar la continuidad eléctrica.

Puntos de prueba

Los puntos de prueba permiten desconectar un tramo de la malla para medir su resistencia con un telurómetro. Se instalan en cajas de inspección y deben quedar accesibles. Además, el electrodo debe quedar visible a no más de 15 cm sobre el fondo de la caja.

Herrajes de equipotencialidad

Los herrajes de equipotencialidad unen a la malla de tierra estructuras metálicas que no llevan corriente de servicio, como cierres perimetrales, tuberías y vigas de acero. Su función es simple, pero muy importante: eliminar diferencias de potencial peligrosas entre esas estructuras y el suelo.

Para fijarlos a perfiles de acero, se usan mordazas tipo U-bolt o tipo G con alta resistencia mecánica. Hay un detalle que no se puede pasar por alto: deben apretarse con el torque correcto para eliminar huecos de aire y evitar arcos localizados durante una falla.

Accesorio	Zona recomendada	Factor clave
Barra colectora / fleje	Bahías de transformadores, bajantes de pararrayos	Efecto piel para alta frecuencia
Trenza flexible	Portones, puertas, equipos con vibración	Resistencia a fatiga mecánica
Punto de prueba	Perímetro de la malla, puntos de entrada	Accesibilidad para medición
Herraje de equipotencialidad	Cierres, tuberías, estructuras de acero	Torque mecánico y prevención de arcos

El bronce se usa mucho por su resistencia a la corrosión galvánica. En zonas expuestas, el acero inoxidable austenítico 304 entrega alta resistencia a la corrosión y una vida útil superior a 15 años.

La elección final depende de lo que necesita hacer ese punto de la instalación: conducir, flexionar, medir o igualar potenciales.

Ventajas y limitaciones según el requerimiento operativo

Ya con las uniones comparadas en lo técnico, ahora hay que elegir según el uso en terreno. Acá mandan tres cosas: costo, continuidad operativa y vida útil.

La soldadura exotérmica sigue siendo la opción más fuerte para enterramiento permanente. ¿La razón? Tiene una resistencia eléctrica muy baja y una vida útil larga, sin pedir mantención. En cambio, el conector mecánico calza mejor donde hace falta acceso y desmontaje, como en puntos de prueba dentro de arquetas de inspección.

Los conectores de compresión y los terminales bimetálicos quedan en un punto intermedio que, en muchos casos, funciona muy bien. Son más estables que los mecánicos y se instalan en menos tiempo que una soldadura. En zonas húmedas o costeras, la transición cobre-aluminio sin terminal bimetálico puede apurar el desgaste de la unión. Con el accesorio correcto, baja la corrosión galvánica y se alarga la vida útil.

Los accesorios de equipotencialidad cumplen otra tarea: mantener continuidad eléctrica, dejar acceso para pruebas e igualar potenciales durante el servicio. El costo de eso es simple: al quedar más expuestos al ambiente, piden inspección y reapriete.

La norma va en la misma línea. Las conexiones enterradas deben ejecutarse conforme a IEEE Std 837, y los conductores desnudos deben asegurar una resistencia mínima a la corrosión de 15 años.

En la práctica, la selección queda así:

Grupo	Ventaja principal	Limitación principal	Escenario ideal
Soldadura exotérmica	Sin mantención, máxima durabilidad	Costo y personal especializado	Enterramiento permanente: costa y minería del norte
Conectores mecánicos	Desmontables, instalación rápida	Se aflojan y oxidan con el tiempo	Puntos de prueba e instalaciones temporales
Compresión / Bimetálicos	Permanentes, previenen corrosión galvánica	Requiere prensa y matrices específicas	Infraestructura mixta cobre-aluminio
Accesorios de equipotencialidad	Igualación de potenciales en estructuras	Exposición ambiental; requieren inspección	Perímetros y estructuras metálicas

Hay un punto que no se negocia: si la resistencia supera en 20% el valor de diseño, corrige la unión de inmediato. Eso no es un detalle menor; es la señal de que la conexión ya no está trabajando como debería.

Conclusión

Con esas diferencias ya sobre la mesa, la decisión final depende de dónde trabaja la unión y de cuánto mantenimiento puede recibir. Esa elección marca la continuidad y la vida útil del sistema. Y eso pesa todavía más en Chile, donde las condiciones cambian harto entre suelos áridos y mineralizados del norte y ambientes húmedos del sur: una sola salida no sirve para todos los casos.

La selección práctica, en la mayoría de los escenarios, va por aquí:

• Soldadura exotérmica para mallas enterradas
• Conectores mecánicos para puntos de prueba
• Compresión con terminales bimetálicos en transiciones cobre-aluminio

En terreno, la clave está en calzar tres cosas: desempeño eléctrico, resistencia a la corrosión y facilidad de inspección. Además, todas estas soluciones tienen que ajustarse al RIC N°06 y, en conexiones bajo tierra, a IEEE Std 837 .

En puesta a tierra, la mejor conexión es la que mantiene continuidad, resiste la corrosión y sigue siendo confiable durante toda la vida útil.

FAQs

¿Cómo elijo la conexión según la zona de la subestación?

Depende del entorno, del tipo de conductor y de lo que exija la instalación. En zonas costeras, húmedas o con exposición a químicos, conviene dar prioridad a materiales compatibles y resistentes a la corrosión para evitar corrosión galvánica.

También hay que revisar la tensión, la corriente nominal y las exigencias mecánicas del punto. Las conexiones mecánicas facilitan el montaje y el mantenimiento; las soldadas o moleculares suelen elegirse cuando se necesita mayor integridad estructural.

¿Qué riesgos tiene unir cobre con aluminio o acero galvanizado?

Unir cobre con aluminio o acero galvanizado en sistemas de puesta a tierra puede generar corrosión galvánica, sobre todo cuando hay humedad en el suelo. Dicho en simple: al poner en contacto metales distintos, uno de ellos se desgasta antes. En este caso, el metal con menor potencial electroquímico se degrada más rápido y puede formar una capa de óxido aislante.

¿El problema? Esa capa no es menor. Aumenta la resistencia eléctrica y puede terminar causando fallas críticas en la conexión. Y en una puesta a tierra, eso pega justo donde no debería.

Para evitar este problema, conviene usar empalmes bimetálicos o placas de transición que separen los materiales y eviten el contacto directo entre ellos.

¿Cada cuánto conviene inspeccionar las conexiones de tierra?

La periodicidad no es fija. Depende del tipo de instalación, su tamaño, la función que cumple y el nivel de tensión con que opera.

Como regla general, se recomienda inspeccionarla al menos una vez al año como parte del mantenimiento preventivo.

En instalaciones con más riesgo o con acceso de público, esa frecuencia debería ser mayor. En cada revisión, conviene revisar puntos como:

• corrosión
• desgaste
• vandalismo

También hay que medir la resistencia para comprobar la continuidad y la seguridad del sistema.

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