5 SISTEMAS de TIERRA normados por el NEC (+1 inventado por fabricantes)

5 sistemas de tierra normados por el NEC- Instalaciones eléctricas residenciales

Hoy hablaremos de 5 sistemas de tierra normados por el NEC (+1 inventado por fabricantes). La materia de puesta a tierra se presta a una gran confusión. Esto se debe a la enorme cantidad de artículos técnicos, especificaciones y manuales existentes. Los cuales no están siempre de acuerdo entre sí. Y a la excesiva terminología sin ningún significado técnico determinado. Muchos de estos términos no están oficialmente definidos en ninguna norma. Se prestan a significado ambiguo. Y la mayoría se inventaron, a través de los años, por fabricantes de equipos electrónicos. Para empeorar la situación, muchas de las especificaciones que se aplican a los equipos electrónicos se han escrito por ingenieros, que nunca han leído el NEC. Por esta razón es importante definir los sistemas de tierra con términos técnicos. Esto para poder hablar el mismo lenguaje. Así como determinar el verdadero significado del Código.

A continuación te presentamos los 5 sistemas de tierra normados por el NEC (+1 inventado por fabricantes):

1. Tierra física o sistema de electrodo de tierra

Tierra física

La tierra física, también llamada sistema de electrodo de tierra, es la conexión física de un sistema a un electrodo bajo tierra. Ésta es sólo una parte del sistema pues el resto, es decir, la tierra del circuito y la tierra de seguridad (o del tierra del equipo), están arriba de la tierra física. Sin embargo, es imperativo considerar el sistema completo de tierra en una instalación eléctrica, con sus tres componentes principales:

tierra física,

tierra del circuito,

y tierra del equipo.

El sistema electrodo de tierra (o tierra física) puede consistir en una varilla, tubería u otro electrodo aprobado por el Código. Y debe tener un contacto directo con la tierra. En resumen, es un sistema bajo tierra pero relacionado con las partes existentes por encima de la tierra: la tierra del circuito, y la tierra de seguridad o del equipo.

Tierra del circuito (conductor conectado a tierra o "neutro")

La tierra del circuito es el conductor conectado a tierra (o "conductor neutro"). El cual tiene la función, en caso de un corto circuito o falla a tierra, de transportar la corriente de falla cedida por el conductor de tierra del equipo. En el punto neutro-tierra del tablero principal de distribución, el neutro proporciona la trayectoria de baja impedancia, para la corriente de falla. De esta formase cierra el circuito. Lo cual facilita el disparo de los interruptores de circuito.

Tierra de seguridad ( o tierra del equipo)

El sistema de tierra de seguridad, o tierra del equipo, interconecta las partes metálicas de los equipos, que usualmente no acarrean corriente. Esto para mantenerlos con voltaje cero. En España se la llama "masa" para diferenciarlo de la tierra física. Este sistema previene peligro para las personas, pues en caso de un contacto entre un conductor de fase y la carcasa metálica del equipo, lo mantiene a la misma referencia a tierra. Al no existir un voltaje, no se generan corrientes peligrosas que podrían ser mortales para una persona.

2. Tierra de protección contra rayos

Tierra de protección contra rayos

La función específica de este sistema es drenar la energía del rayo a tierra, en forma controlada. Esto lo hace por medio de la varilla pararrayos, un conductor bajante y un electrodo de tierra separado. En el Código no se trata a fondo este sistema de protección. Pero sí exige que el sistema electrodo de tierra del sistema de protección contra rayos esté conectado con el electrodo de tierra del edificio.

¿Por qué se exige que la tierra de protección contra rayos se conecte con el electrodo de tierra del edificio?

A primera vista, parece ilógico que el código exija la interconexión de los dos sistemas. Por un lado, queremos drenar la corriente del rayo a tierra ¡y el Código nos exige que lo conectemos a nuestro sistema del edificio, donde se conecta nuestro valioso equipo electrónico! Es decir, estamos trayendo parte de la energía del rayo a nuestra instalación eléctrica. Sin embargo, la razón de esta regla es lógica. No olvidemos que la razón primordial del Código es la seguridad del personal y que el buen funcionamiento del equipo es secundario para el Código.

La energía del rayo puede consistir en altas intensidades de corriente y altos voltajes. La corriente generada por un rayo puede alcanzar niveles de 200 mil amperes y mayores. Si nuestro sistema de tierra de protección tiene una resistencia de 10 ohms, el voltaje sería de 2 millones de volts. A estos niveles, si los dos sistemas de tierra (el del edificio y el de protección contra rayos) no estuvieran interconectados, existiría una diferencia de potencial entre éstos. Y se produciría el salto del arco o chispa. Esto podría causar graves daños y aun la muerte de las personas.

También podría ocurrir que si una persona tocara en el momento del rayo un objeto metálico y el conductor bajante del sistema, estaría expuesta a 2 millones volts por unos cuantos microsegundos. En resumen, esta interconexión de sistemas es por razones de seguridad.

3. Tierra del equipo (o tierra de seguridad)

Tierra del equipo o tierra de seguridad

Este sistema conecta todas las partes metálicas de los equipos. Es decir:

los gabinetes metálicos,

los conductores metálicos,

las cubiertas metálicas de los electrodomésticos.

Y todo equipo que puede ser energizado y entrar en contacto con personas. Esto para mantener una misma referencia a tierra.

Ver también: 5 razones para aterrizar las cubiertas de metal

Este método no utiliza el sistema bajo tierra o electrodo de tierra. El Código exige que estas conexiones sean efectivas. Es decir, que de acuerdo con le Código tenga continuidad. Que pueda transportar la corriente de falla con seguridad. O sea, que tenga la capacidad adecuada para transportarla corriente de falla). Y que ofrezca una baja impedancia. Todo esto para que facilite la operación de los dispositivos de protección contra sobrecargas.

El conductor de tierra del equipo debe ser tratado de acuerdo con el Código. Esto para cumplir con el requisito de impedancia. Por ello lo trataremos detalladamente en próximos artículos.

4. Conductor conectado a tierra

Conductor conectado a tierra (conductor neutro)

El conductor conectado a tierra se conoce generalmente como "conductor neutro". De acuerdo con el Código, es la referencia a tierra del sistema. Esto debido a que, en un sistema conectado a tierra, se conecta a tierra en el transformador de la empresa suministradora de energía. Y este conductor conectado a tierra se trae a nuestro equipo de servicio a la entrada del edificio. Porque el Código así lo pide. En este punto se establece la unión neutro-tierra, en la barra de tierra. Y se conecta el conductor del electrodo de tierra al conductor neutro. Es decir, el neutro es un conductor conectado a tierra. Y en cualquier sistema, cuando se habla de voltajes, se trata del voltaje de un conductor con referencia al conductor neutro, el cual está conectado a tierra. Conectar el neutro a tierra garantiza que siempre tenga voltaje cero.

5. Tierra aislada

Tierra aislada

Al principio de los 70, grandes e importantes empresas en Estados Unidos experimentaban problemas de ruido eléctrico e interferencias de alta frecuencia. Esto afectaba los conductores metálicos que protegían los cables de señales. O a los que servían de conductores de tierra. Por ese motivo se inventó otro conductor de tierra. Un conductor separado, aislado del conducto. Diferente del conductor de seguridad. Un conductor con la exclusiva función de proporcionar una tierra aislada de ruido. Separada de la tierra contaminada o tierra "sucia" del edificio.

Los comités del Código la aceptaron y se le llamó tierra aislada. Se le hubiera podido llamar "tierra dedicada" u otro nombre más apropiado. Pero el término "aislada" ha permanecido en la industria. Lo cual ha causado innumerables problemas, confusión y caos en el sistema de tierra de sistema eléctrico de distribución.

Este sistema se sigue interpretando como una tierra separada de la tierra del edificio. En futuros artículos se tratará con profundidad este sistema.

Tierra de referencia de señal

Este es un sistema inventado por fabricantes de equipo electrónico. Su objeto es proporcionar una tierra sin contaminación, separada de la tierra del equipo. Pero si no están interconectadas, es una violación del NEC.

En este caso, para cumplir con el Código, el electrodo de tierra de señal debe interconectarse con el sistema de tierra del edificio. A esta tierra se le han designado gran cantidad de nombres: tierra de señal, tierra de ruido o tierra electrónica. Pero, aunque sean buenas las intenciones para proteger el equipo, su instalación puede producir una violación del Código.

Muy a menudo, cuando los equipos se encuentran ubicados a 30 metros o más del tablero principal, se conectan a la estructura metálica del edificio. Efectuar esta conexión no es una violación del Código. Pero puede existir una diferencia de potencial debido a la longitud misma del conductor de tierra.

Un cable AWG número 12 tiene aproximadamente 0.10 ohms de resistencia. Por lo tanto sólo se requiere 0.10 volt para generar 1 ampere. Cualquier intensidad de corriente en el conductor de tierra afecta los equipos electrónicos, ya que esta tierra es la referencia cero para el equipo electrónico digital.