Por Jack Smith
¿Por qué el sistema eléctrico de una instalación tiene que tener una buena tierra eléctrica? Además de que lo exigen la National Fire Protection Association (NFPA) y la Occupational Safety Health Administration (OSHA), y lo recomiendan el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), el American National Standards Institute (ANSI)y la International Electrotechnical Commission (IEC)un sistema con una buena conexión a tierra aumenta la seguridad eléctrica, y disminuye las posibilidades de fallas o daños a los equipos.
El National Electrical Code (NEC) brinda los requisitos específicos tanto para el servicio eléctrico suministrado por las empresas públicas y los sistemas derivados separado. Un sistema derivado separado cuyo suministro eléctrico proviene de una fuente de energía eléctrica o de un equipo distinto a la empresa pública. Esta columna abordará ciertos aspectos asociados solo con la conexión a tierra de los servicios eléctricos suministrados por la empresa pública.
Definición de términos
El Artículo 100 del NEC incluye la definición de los términos esenciales para la correcta aplicación del código. Las siguientes definiciones de conexión a tierra de un sistema eléctrico provienen de la Parte I del Artículo 100:
- Tierra: La tierra.
- Conectado a tierra: Conectado a la tierra o a un cuerpo conductor que extiende la conexión a tierra.
- Conductor conectado a tierra: Un conductor de circuito o sistema que ha sido conectado a la tierra intencionalmente.
- Conductor conectado a tierra del equipo: Las rutas conductoras instaladas para conectar entre sí piezas metálicas del equipo que normalmente no transmiten corriente, y al conductor conectado a tierra del sistema o al conductor de electrodo de la conexión a tierra, o ambos. Se admite que el conductor de conexión a tierra del equipo también funja como conexión eléctrica.
- Electrodo de conexión a tierra: Un objeto conductor a través del cual se establece una conexión directa a tierra.
- Conductor de electrodo de conexión a tierra: Un conductor usado para conectar el conductor conectado a tierra del sistema al equipo o al electrodo de conexión a tierra, o a un punto en el sistema de electrodo de tierra.
Conexiones a tierra
Un sistema cableado de un edificio alimentado por un servicio de CA con conexión a tierra debe contar con un conductor de electrodo de conexión a tierra conectado al conductor del servicio con conexión a tierra. La conexión debe hacerse en un punto accesible entre el extremo de carga del cable aéreo o el cable subterráneo de la empresa pública al terminal o el bus al que está conectado el conductor del servicio conectado a tierra en el circuito de desconexión del servicio. Los cables aéreos son los conductores elevados; los cables subterráneosson los conductores bajo tierra.
Si el transformador que alimenta el servicio se localiza fuera del edificio, debe hacerse al menos una conexión a tierra adicional del conductor del servicio conectado a tierra a un electrodo de conexión a tierra, ya sea en el transformador o en algún otro punto fuera del edificio. Se permite una sola conexión del conductor de electrodo de conexión a tierra al punto de acoplamiento de los conductores de conexión a tierra desde cada fuente de alimentación en los servicios con alimentación doble en un gabinete o común o agrupados en gabinetes separados y que usan un acoplamiento secundario.
Si bien la conexión a tierra implica una conexión intencional de un circuito o sistema conductor a un electrodo de tierra instalado en la tierra, la conexión a tierra del equipo conecta el gabinete o la carcasa del equipo a un electrodo de conexión a tierra. Este conductor del sistema o circuito normalmente se refiere al conductor neutro. El Artículo 250.26 del NEC especifica cuál conductor debe conectarse a tierra en los sistemas de cables en edificios de AC:
| Configuración de cableado del sistema | El conductor que hay que conectar a tierra |
|---|---|
| Monofásico, 2 hilos | Un conductor |
| Monofásico, 3 hilos | Conductor neutro |
| V medidos | (Amperios) |
| Sistemas multifásicos con un hilo común a todas las fases | Conductor común |
| Sistemas multifásicos donde una fase está conectada a tierra | Conductor de una fase |
| Sistemas multifásicos donde una fase está conectada a tierra Conductor de una fase | Conductor neutro |
Las piezas de metal expuestas que normalmente no transmiten corriente de equipos fijos que contengan o que sean alimentados por conductores o componentes que pudieran energizarse tienen que conectarse a un conductor de conexión a tierra del equipo, si el equipo:
- Tiene cualquier terminal a tierra con más de 150 V a tierra
- Está ubicado en un área húmeda o mojada, y no está eléctricamente aislado
- Está sujeto a contacto humano
- Recibe alimentación a través de un método de cableado que brinda un conductor de conexión a tierra del equipo.
Conexión a tierra
La correcta conexión a tierra del sistema eléctrico de una instalación asegura una conexión a tierra de baja impedancia del sistema eléctrico a la tierra. Sin embargo, la efectividad de la conexión a tierra depende de varios factores. Si bien el electrodo de conexión a tierra colocado dentro de la tierra debe ser altamente conductor, la resistencia real de la tierra depende de la longitud y la profundidad del electrodo de conexión a tierra colocado dentro de la tierra, el diámetro del electrodo, el número real de electrodos, el diseño del sistema de conexión a tierra, y la resistencia o conductividad real del suelo.
El grado de conductividad eléctrica del suelo es variable y complejo. La profundidad del suelo afecta la resistencia, que suele ser inversamente proporcional a la profundidad. Se puede reducir la impedancia de la tierra colocando el electrodo a profundidad o usando varios electrodos. Entre otros factores, la composición del suelo, el contenido mineral, el asentamiento o la compresión, la temperatura (la resistencia es inversamente proporcional a la temperatura), y la presencia o ausencia de objetos metálicos enterrados en el suelo (como depósitos o tuberías) tienen un impacto en la resistencia del suelo.
Puesto que los electrodos de conexión a tierra son susceptibles a la oxidación o la corrosión, y dada la posibilidad de variación de la resistencia del suelo, se debe comprobar la condición del electrodo de conexión a tierra de manera periódica. Puede comprobarse la puesta a tierra de los sistemas usando comprobadores de conexión a tierra como los modelos Fluke 1621, Fluke 1625 y Fluke 1623y Fluke 1630 disponibles a través de Fluke. Comprobadores de puesta a tierra miden la resistencia del suelo al aplicar una tensión al electrodo y medir la corriente resultante. Fluke ofrece una gran cantidad de información sobre la comprobación de conexiones a tierra en su sitio web.
Cierre de ciclo
He escrito esta columna durante más de dos años. Sin embargo, esta es mi última columna de "Tierra firme" para Fluke, pues estoy involucrando con otro proyecto. CFE Media LLC me ha nombrado editor de Applied Automation, un suplemento bimestral de las revistas Control Engineering y Plant Engineeringa partir de la edición de agosto de 2012.
Como escribí en mi primera columna, quiero expresar mi profundo agradecimiento a Fluke por la invitación. He disfrutado escribir cada una de ellas. De verdad extrañaré hacerlo.
Hasta la próxima, le invito a que se mantenga en "Tierra firme".