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
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| 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
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Tierra de protección contra rayos
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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)
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Tierra del equipo o tierra de seguridad
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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.
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
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Conductor conectado a tierra (conductor neutro)
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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
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| 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
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Tierra de referencia de señal
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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.
5 sistemas de tierra normados por el NEC (+1 inventado por fabricantes)
Los primeros 5 sistemas mencionados anteriormente son normas del Código Eléctrico para la seguridad del personal y el equipo. El sexto trata sobre la integridad del sistema y la protección de los componentes de equipo. Si los 2 últimos sistemas se instalan correctamente, aseguran un buen funcionamiento y un largo ciclo de vida para los sistemas digitales.
En resumen, tenemos que los sistemas son:
- Tierra física o sistema del electrodo de tierra. Éste cubre el sistema del electrodo de tierra y todas las conexiones hachas para realizar un sistema de puesta a tierra.
- Tierra de protección contra rayos. Es un sistema separado que según el Código debe conectarse al sistema de tierra del edificio.
- Tierra del equipo o tierra de seguridad. Está destinada a la protección del personal y el equipo contra fallas o cortos circuitos.
- Conductor conectado a tierra (o conductor neutro, según la definición del Código Eléctrico). Este sistema tienen la función de transportar la corriente de retorno del conductor de fase para un sistema monofásico y el retorno de las corrientes de fase que no se cancelaron, para un sistema trifásico.
- Tierra aislada. Este sistema ofrece una tierra libre de ruido eléctrico para equipos electrónicos sensibles y se usa especialmente en salas de computadoras. También se conoce como tierra dedicada, aunque este término ha causado una gran confusión.
- Tierra de referencia de señal. Es el sistema de referencia cero para todos los equipos de señal digital.
¿Te han quedado un poco más claros estos 5 sistemas de tierra normados por el NEC (+1 inventado por fabricantes)? Escribe tus comentarios.
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