La puesta a tierra, o puesta a tierra, es un tema fundamental para el correcto funcionamiento de los sistemas y dispositivos eléctricos. Sin embargo, pocas personas entienden este asunto o la razón por la que se utiliza.
la conexión a tierra es un tema enorme lleno de estándares, reglas prácticas, conceptos erróneos, sorpresas y algo de magia. Las reglas para la conexión a tierra son bastante difíciles, y a veces parecen poco claras.,
Este artículo introductorio discute los principios básicos de la puesta a tierra, proporciona una visión general de las principales aplicaciones de puesta a tierra y sienta las bases para examinar estas aplicaciones de principio a fin.
¿qué es la puesta a tierra?
en los análisis de Instalaciones eléctricas, verá con frecuencia los Términos tierra, puesta a tierra y puesta a tierra. Hay varias definiciones formales de estos Términos en diferentes estándares y códigos. Sin embargo, como su nombre indica, la conexión a tierra es una conexión del sistema eléctrico, los dispositivos eléctricos y las carcasas metálicas al suelo., También se conoce como conexión a tierra, es decir, conexión a la tierra.
aunque existen sistemas eléctricos sin conexión a tierra, ya sea porque están exceptuados de la conexión a tierra por códigos o por razones operativas, la mayoría de los arreglos están conectados a tierra de una manera u otra.
¿es la Tierra un Conductor de electricidad?
aunque no es el mejor, sí, el suelo es un conductor eléctrico. Se utiliza para transportar corrientes de falla, señales y ondas de radio.
la propagación de ondas de tierra es particularmente importante en la porción de baja y media frecuencia del espectro radioeléctrico., Hay antenas de radio subterráneas de baja frecuencia que se desarrollaron durante los primeros días del siglo 20. Esta propiedad eléctrica se hace visible cuando los rayos viajan de un lado a otro de la tierra.
conexión a Tierra. Imagen cortesía de .
también es importante saber que a veces la tierra, como conductor, se supone que tiene un potencial de cero y se toma como referencia en muchas mediciones de voltaje.
La puesta a tierra del sistema de energía es muy importante ya que la mayoría de las fallas involucran tierra., Entonces, tiene un papel básico en la protección de sus componentes, así como la seguridad para el operador. Hay una variedad de técnicas de puesta a tierra utilizadas para amarrar un sistema eléctrico al suelo. Veamos cada tipo a continuación.
puesta a tierra del sistema
La puesta a tierra del sistema se refiere al límite de los valores definidos que el voltaje tiene a tierra en cada parte del sistema eléctrico. Conecta el punto de transporte de corriente del sistema eléctrico a tierra, es decir, el punto neutro de los transformadores y equipos rotativos, así como las líneas.,
puesta a tierra Neutral
el arte y la ciencia de la puesta a tierra neutral son de suma importancia en este análisis. Ha surgido una selección de métodos para poner a tierra el neutro en transformadores y equipos rotativos para controlar la tasa de fallas y las perturbaciones transitorias, mejorando la continuidad del servicio., Los principales tipos de puesta a tierra neutral son:
- Sin conexión a tierra: la puesta a tierra no se realiza a propósito, pero el sistema está conectado a tierra debido a su capacitancia natural a la tierra
- a través de impedancia
- Resistencia — alta resistencia, baja resistencia
- reactancia-alta reactancia, resonante (alta reactancia, también), baja reactancia
- sólido (efectivo)
La puesta a tierra más neutral es sólida. En este método, el neutro se mantiene en el potencial de tierra, con las siguientes ventajas:
- limita la tensión que se aplicará al aislamiento del equipo., Recuerde que los materiales utilizados en el aislamiento deben ser capaces de soportar la tensión aplicada;
- limita la tensión del sistema a los recintos de tierra o equipos, en condiciones normales y de falla, aumentando la seguridad del personal;
- minimiza las sobretensiones transitorias potenciales;
- proporciona una fuente de transmisión de corriente de falla a tierra, lo que permite una rápida eliminación de fallas.
otros métodos de puesta a tierra
otros métodos de puesta a tierra a veces se emplean en sistemas 600V y inferiores.,
- puesta a tierra de línea
- transformador de puesta a tierra en Zig-zag
- esquina del delta
- puesta a tierra de fase media
equipo y puesta a tierra de seguridad
Las personas deben estar protegidas porque una pequeña cantidad de corriente que circula a través del cuerpo puede causar grandes daños o la muerte.
La puesta a tierra del equipo conecta todas las partes metálicas que no transportan corriente del sistema o aparato de cableado a la tierra., Los ejemplos incluyen el gabinete del equipo de servicio, los marcos de transformadores y motores, el conducto metálico y las cajas, el escudo metálico de cables blindados, postes, Torres y más.
La conexión a tierra del equipo limita el voltaje entre las partes que no transportan corriente y entre estas partes y la tierra a un valor seguro, aumentando la protección. También permite una rápida eliminación de fallas.
Además, para proteger a las personas y los animales en las cercanías, las plantas de energía y las subestaciones se construyen sobre esteras de puesta a tierra. Esta práctica minimiza los potenciales de descarga eléctrica.,
puesta a tierra del equipo. Imagen cortesía de .
el equipo de unión para cumplir con las normas de seguridad
La Unión consiste en la interconexión de todas las partes metálicas que no transportan corriente de la instalación para garantizar la continuidad eléctrica y la conductividad. De esta manera, las piezas de metal tienen un potencial común y mínimo sobre el suelo. Los códigos requieren la Unión en matrices conectadas a tierra y no conectadas a tierra.,
esta interconexión se comporta como una ruta de baja impedancia que conduce la corriente de falla a tierra de forma segura y ayuda a la operación rápida de dispositivos de protección de sobrecorriente en un sistema conectado a tierra, así como la operación de detectores de fallas a tierra en sistemas conectados a tierra de alta impedancia y en sistemas no conectados a tierra.los códigos
también se ocupan de la Unión de piezas metálicas de construcción (no eléctricas) que pueden ser energizadas accidentalmente.
protección contra la electricidad estática con conexión a tierra estática
el propósito de controlar las cargas estáticas es proteger a las personas y la propiedad.,
la fricción entre dos superficies de materiales aislantes puede causar que los electrones se transfieran de una superficie a otra, creando una diferencia de potencial de miles de voltios. Esta diferencia de potencial puede causar chispas estáticas, que son una fuente de incendios y explosiones.
Los Componentes y equipos electrónicos son incapaces de soportar la potencia instantánea producida por la estática. Hay varios métodos de protección de los peligros de la electricidad estática, puesta a tierra y unión son dos de ellos.,
La puesta a tierra estática proporciona una conexión a tierra de baja resistencia, mitigando la generación de electricidad estática. Esta práctica evita las chispas entre los cuerpos.
los lugares peligrosos son particularmente importantes para poner a tierra porque pueden tener materiales inflamables o inflamables y las chispas causadas por la estática podrían encender la atmósfera.
la inducción electrostática también puede ser el origen de condiciones transitorias que desencadenan eventos no intencionales en circuitos adyacentes, produciendo operaciones de relé falsas, disparo de disyuntores o señales falsas en circuitos de control, por nombrar algunos.,
protección contra rayos puesta a tierra
La protección contra rayos juega un papel clave en el diseño y operación de sistemas de energía eléctrica. En áreas con tormentas frecuentes, los rayos son la causa más común de cortes y daños.
un sistema de protección contra rayos intercepta o desvía los rayos y proporciona un cierto camino para conducir las sobretensiones de forma segura al suelo mediante conductores adecuados hacia abajo a los electrodos de puesta a tierra. Por lo tanto, ayuda a prevenir eventos desastrosos como incendios, lesiones y muertes.,
la protección contra rayos juega un papel clave en el diseño y operación de sistemas de energía eléctrica. Imagen cortesía de .
además de los sistemas de energía eléctrica, las estructuras altas como chimeneas, tanques, torres y edificios pueden requerir sistemas de protección contra rayos, aunque no todos los objetos o estructuras en un sitio determinado los necesitarán. Una vez más, los lugares peligrosos son importantes porque los rayos producen chispas y el riesgo de incendios y explosiones es alto.,
tenga en cuenta que es imposible proteger el 100% de una estructura de impactos directos, excepto encapsulándola completamente con metal.
con respecto a los sistemas de transmisión, un sistema de cable de tierra bien diseñado puede reducir sustancialmente la tasa de interrupción porque protegerá los conductores de fase al recibir el impacto directo de los rayos.
protección contra sobretensiones inducidas por rayos
las sobretensiones transitorias son eventos diarios en los sistemas de energía eléctrica. La conmutación es su iniciador principal, pero las sobretensiones de conmutación son relativamente fáciles de manejar., Sin embargo, las oleadas de rayos son las más severas y difíciles de manejar. Pueden aumentar la tensión del sistema a muchas veces la tensión nominal. Si el equipo en el sistema de energía no está protegido contra las sobretensiones de rayos, se producirán daños considerables.
el exceso de cables de tierra, además de proteger contra los rayos directos, disminuye los efectos de las sobretensiones inducidas.
del mismo modo, los pararrayos están conectados en derivación a través de las piezas de Equipo eléctrico para desviar los transitorios al suelo.,
las técnicas de puesta a tierra para proteger equipos electrónicos
Las computadoras, los sistemas de comunicación, la instrumentación y el equipo de control requieren una puesta a tierra adecuada para un funcionamiento correcto. La mayoría de las veces, la conexión a tierra de seguridad de los equipos es la misma para los equipos electrónicos que para cualquier otro tipo de aparato.
sala de Control. Imagen cortesía de Unsplash.,
ocasionalmente se aplican técnicas de puesta a tierra especiales, diferentes de las prácticas de puesta a tierra seguras convencionales, a los equipos electrónicos, pero se debe tener cuidado para evitar que estas técnicas conduzcan a prácticas inseguras.
algunos sistemas de distribución eléctrica para equipos electrónicos se han instalado por error con la intención de minimizar la cantidad de ruido eléctrico visto en el sistema de puesta a tierra. Pero estas instalaciones no cumplen con las normas del Código Eléctrico Nacional (NEC), poniendo en peligro la seguridad del personal.,
La protección de los circuitos de datos contra perturbaciones o daños no siempre implica conexión a tierra, aunque una buena conexión a tierra facilita esta protección.
una revisión de las técnicas y usos de puesta a tierra
una de las consideraciones más importantes pero menos entendidas en el diseño de sistemas eléctricos es la puesta a tierra.
La puesta a tierra consiste en una conexión de baja impedancia a la tierra. El suelo es un mal conductor, pero lo suficientemente bueno para este propósito.,
La puesta a tierra tiene un papel clave en el correcto funcionamiento de los sistemas eléctricos, ya sean eléctricos o electrónicos, así como en la protección de las personas.
- La puesta a tierra del sistema ayuda a detectar y eliminar las fallas de tierra.
- La conexión a tierra del equipo proporciona una ruta de retorno para la corriente de falla a tierra.
- La Unión mantiene la continuidad eléctrica y la conductividad.
- La puesta a tierra estática evita la acumulación de electricidad estática reduciendo la posibilidad de incendios o explosiones donde se manejan materiales peligrosos.,
- La conexión a tierra de protección contra rayos ayuda a proteger las estructuras y los equipos de los golpes directos.
- Los cables de tierra aéreos y los pararrayos, conectados a tierra, pueden limitar las sobretensiones peligrosas del sistema a valores seguros.
fundamentalmente, poner a tierra un sistema electrónico es lo mismo que poner a tierra cualquier sistema eléctrico. Sin embargo, se debe tener cuidado para evitar que las técnicas especiales de puesta a tierra generen condiciones peligrosas.