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TIERRA FÍSICA

IMPORTANCIA DE LA TIERRA FÍSICA COMO PROTECCIÓN USUARIO-EQUIPO.

Una tierra física adecuadamente elaborada nos brinda mucha seguridad tanto para nuestros equipos electrónicos como a nosotros mismos.

Algunos de los puntos de seguridad importantes para elaborar una tierra física adecuada son:

  • Protección contra descargas eléctricas en el usuario.
  • Protección contra descargas eléctricas en equipos sensibles.
  • Protección contra relámpagos.

Actualmente en la mayoría de los equipos y productos eléctricos y electrónicos, se ha implementado dentro de los circuitos de alimentación la colocación de un cable hacia la tierra física, para eliminar corrientes peligrosas causadas por relámpagos, fallas de transformadores, fugas de campos magnéticos, campos electroestáticos, aislamientos defectuosos, etc. Este cable normalmente de color verde va conectado eléctricamente entre la tercer terminal de conexión de la clavija (conector macho polarizado) y el gabinete metálico del aparato en cuestión (chasis).

Conector macho polarizado (clavija)

Conector macho polarizado

                     Por lo tanto todos los circuitos de protección que posea el equipo en cuestión descargaran los voltajes peligrosos por medio de este cable, así que para que la protección sea eficiente y no se corra riesgo de descarga eléctrica en el usuario, este cable debe estar perfectamente aterrizado (conectado a una tierra física).

Una tierra física puede ser realizada en distintas formas, he aquí un ejemplo:

Enterrar una varilla de cobre de 3 metros de longitud en un terreno donde la resistencia no sea mayor a 5 ohms como es mencionado por la norma ANSI/IEEE 142-1982.

Cuando el terreno es fangoso o rocoso, comúnmente la resistencia es alta, por lo que se recomienda hacer un tratamiento especial que puede ser de varios tipos.

Dos de los más conocidos son:

Hacer una perforación de aproximadamente 1 metro de diámetro y dos metros de profundidad. Se hace una combinación de 200 Kg. de carbón mineral, 200 Kg. de cloruro de sodio (sal común), 50 Kg. de viruta de cobre y tierra del propio terreno. Con esta mezcla se rellena la perforación colocando la varilla de cobre en el centro.

O bien,  hacer la perforación ya mencionada y rellenarla con productos químicos ya tratados para dicho uso, sin olvidar colocar en medio la varilla de cobre.

Otra forma de crear una tierra física adecuada en terrenos de alta resistencia, es formando una red de varillas de cobre enterradas con las características ya mencionadas y una separación mínima de 3 metros entre cada una.

Red de aterrizado

Red de aterrizaje

           

DIFERENCIA ELÉCTRICA ENTRE NEUTRO Y TIERRA FISICA E IMPORTANCIA
DE ESTA DIFERENCÍA.

 

El neutro y la tierra física en una instalación eléctrica son distintos.

Aunque los dos son conductores relacionados con un aterrizamiento, sus funciones son diferentes.

El neutro es un conductor proveniente de un sistema de transformación con secundario en estrella y sirve para el cierre de circuitos donde son conectadas cargas monofásicas. A si mismo sirve de protección para las redes de distribución eléctrica.

Conexión en estrella

Conexión en estrella

La tierra física es un conductor proveniente directamente de un aterrizamiento con baja resistencia, para que por este conducto se descarguen voltajes peligrosos que pueden afectar al humano y dañar a equipos sensibles.

Es importante hacer notar, que aunque los 2 conductores tienen relación con un buen aterrizamiento, de ninguna manera pueden usarse para las funciones de uno o del otro.

PREPARACIÓN “ECONÓMICA” DE UNA TIERRA FÍSICA.

Si deseamos realizar una adecuada preparación de una tierra física y además deseamos invertir poco dinero en ella, entonces seguiremos los siguientes pasos.

Tierra fisica

Materiales:

  • 5Kg o mas de Carbón mineral.
  • 5Kg o mas de Sal de grano (cloruro de sodio)
  • 5Kg o mas de Bentonita sódica o en su defecto virutas de cobre.
  • Agua.
  • Varilla de cobre de 3m de longitud con buen recubrimiento y buen diametro.
  • Abrazadera de bronce.
  • Cable de conexión. 

PROCEDIMIENTO:

  1. Buscar el lugar mas adecuado para instalar la tierra física, el cual debe estar lo mas cercano posible a la instalación que vamos a aterrizar.
  2. En el terreno, hacer una perforación con unas gafas, la cual debe ser como mínimo de un metro de profundidad por 8” de diámetro.
  3. Remojarlo con agua.
  4. Enterrar la mayor parte de la varilla tratando de que esta quede centrada.
  5. Poner la 1ª capa (Carbón mineral).
  6. Agregar la 2ª capa (Sal en grano).
  7. Añadir la 3ª capa (Bentonita sódica).
  8. Tapar con la tierra restante del mismo hoyo.
  9. Agregar un poco de agua a la preparación.
  10. Compactar el terreno.
  11. Enterrar mas la varilla hasta que solo quede 1 pulgada visible sobre el nivel del piso.
  12. Poner la abrazadera en la varilla, meter el o los cables ya desnudos entre la abrazadera y la varilla.
  13. Y por ultimo apretar el tornillo de la abrazadera.

Preparación

Preparación

Cabe aclarar que para tener mayor seguridad en la conexión, el cableado no debe ser muy largo y de ser así, se necesitaría poner un cable de mayor calibre entre la tierra física y el o los contactos a donde ira conectado.

Usualmente se usa un cable de calibre #10AWG para una instalación normal y no muy alejada de la preparación, en caso de ser un segundo piso o de estar muy alejada la instalación de la varilla por seguridad se usara uno del #8AWG hasta el primer contacto y a partir de ahí puede conectarse con uno del #10.

IDENTIFICACION DE TERMINALES EN UN  CONTACTO DOBLE POLARIZADO HEMBRA.

Como podemos apreciar, el vivo debe ir conectado a la ranura mas pequeña del contacto, el neutro a la mas grande y  tierra al agujero semicircular. En ambas partes del contacto es igual y se conecta por medio de unos tornillos que están a los costados (2 para el vivo, 2 para el neutro y 1 para la tierra).

Contacto hembra

Contacto polarizado hembra

Usualmente el tornillo de tierra esta eléctricamente conectado a toda la parte metálica del contacto.

PROCEDIMIENTOS DE MEDICIÓN PARA COMPROBAR LA INSTALACIÓN.

 

En el presente documento trataremos 3 procedimientos de medición básicos con los cuales podemos comprobar que la instalación es la correcta, estos procedimientos son:

  • Identificación del vivo y neutro (Prueba de polaridad).
  • Comprobación de voltajes en la instalación.
  • Prueba de la tierra física. 

 

 IDENTIFICACIÓN DEL VIVO Y NEUTRO (PRUEBA DE POLARIDAD).

 

Con esta prueba, podemos saber cual cable es el vivo y cual el neutro en una instalación eléctrica cualquiera, así como también checar la polaridad en un contacto ya instalado.

El procedimiento es el siguiente:

Tomamos un multímetro y lo hacemos trabajar como voltímetro de alterna en un campo de medida mayor al mayor voltaje que pensemos a medir, (en nuestro caso el máximo voltaje a medir seria de aproximadamente 120 a 130 Volts). Tomamos una de las puntas de prueba con la mano y la otra punta la colocamos en uno de los cables o en alguna de las ranuras del contacto, al hacer esto nos indicara un valor de voltaje el cual seria buena idea anotar para compararlo después con el siguiente valor, posteriormente hacemos lo mismo con el otro cable o con la otra ranura del contacto.

Neutro

Neutro.

Vivo

Vivo.

Al comparar los dos voltajes, uno será mucho mayor al otro, ese es justamente el vivo.

COMPROBACIÓN DE VOLTAJES EN LA INSTALACIÓN.

Este procedimiento nos sirve para saber si nuestra instalación esta en buenas condiciones o no.

Con un multímetro que este listo para medir voltaje alterno, realizamos las siguientes tres mediciones:

Entre vivo y neutro: De 118 a 130 Volts.

vivo-neutro

Entre vivo y tierra: Nos debe marcar prácticamente igual que en el anterior.

vivo-tierra

Entre neutro y tierra: Máximo 0.9 Volts.

neutro-tierra

Hay que tomar en cuenta que las mediciones se deben realizar con un multímetro en la escala de voltímetro de alterna y en un rango de medida mayor al voltaje máximo que pensemos medir.

Si alguna de las mediciones sale fuera de los rangos dados anteriormente, entonces hay algún problema en la instalación eléctrica, la cual se tendrá que revisar para así solucionar el problema.

PRUEBA DE LA TIERRA FÍSICA.

Esta ultima prueba básica nos ayuda a saber si nuestra tierra física esta funcionando adecuadamente o no, para llevarla a cabo solo necesitamos un multímetro, un foco de 100W y cables.

El procedimiento es el siguiente:

Con el multímetro, medimos el voltaje ente vivo y tierra, el cual debe rondar por los 120V.

Posteriormente sin desconectar el multímetro conectamos en paralelo a este el foco de 100W, el cual se debe iluminar. Al hacer esto, el voltaje en el multímetro descenderá pero nunca debe ser inferior a  100V.

Tierra con carga

Si no se cumple con lo anterior, entonces la tierra física esta mal elaborada y tendrá que reubicarse o volverse a realizar.

 

CALIBRES DE CABLE PARA LA INSTALACIÓN Y CÓDIGO DE COLORES PARA EL CABLEADO.

Los calibres del cableado que son usados comúnmente son:

Para el vivo como para el neutro podemos usar cable calibre #14 ó calibre #12, de preferencia este ultimo por ser mas grueso.

Para la tierra podemos usar un cable calibre #10 ó uno calibre #8, normalmente se usa el #10, mas sin embargo para distancias largas, usaremos el cable #8.

Recordemos que todos los calibres arriba mencionados están dados en AWG (American Wire Gage) que quiere decir:

Calibre de alambre americano y que se aplica por igual a cables y alambres.

Ya por ultimo hablaremos del código de colores estándar usado para las instalaciones eléctricas de este tipo.

  • Para el neutro, se usa un cable color blanco.
  • Para la tierra, se usa un cable color verde o cable desnudo (sin forro).
  • Para el vivo, se usa un cable color negro.

Gracias y no olviden comentar. 🙂

Fotografías: Shaday Herrera / Juan A. Mora

Información recopilada por:

Ing. Emmanuel Fernando Herrera Cortés. EFHC

 
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9 de respuestas

  1. Rafael

    Muy agradecido por difundir tanvaliosq información, gracias.

  2. David Mendieta R

    Gracias por su información,estoy seguro que me servirá de mucho y espero q siga compartiendo con nosotros más de sus conocimientos.Saludos

  3. ramon virgilio castro cordero

    gracias por los datos publicados aquí pocos técnicos manejan este tema y muchas averias surjen por no manejar estos términos eléctricos tan importante que van de mano con la electrónica

  4. rentier

    Exelente informacion, yo soy totalmente ignorantes en estos menesteres pero con esta informacion me queda claro que lo hizo el electricista en mi instalacion de casa es una porqueria, conecto a la tierra fisica el neutro y segun él con eso se resuelve la falta de tierra fisica, puenteando en el contacto la tierra fisica al neutro. El neutro segun él es tierra física tambien, pero de lo que leí, cada uno tiene una funcion diferente y no pueden conbinar sus funciones o hacer dos fuciones al mismo tiempo, ya que el conecto a la varilla de tierra el neutro ademas del aterrizaje que ya traia ya que asi dice queda con tierra fisica toda la instalacion y solo hay que puentear en el contacto la tierra fisica al neutro.

    gracias por tan valiosa informacion,

    • Emmanuel

      Gracias por tu cometario y que bueno que te sirvió la información.
      Saludos y que tengas un excelente 2011!!! =)

  5. maria andros

    Really nice post,thank you, best website ever

  6. Excelente Trabajo aunque considero que debemos considerar nuestros actuales equipos que resultan más sensibles y no es posible solo realizar la protección por el lado de la Tierra Física en su principio puramente resistivo, ya que nos encontramos con las principales desventajas de una tierra convencional: 1.-Vida útil corta ocasionada por la corrosión (a menor resistencia mayor corrocion,2.-Este sistema es bidireccional tanto descarga hacia el suelo, como induce a nuestra red desde el suelo. 3.-Impedancia baja difícil de obtener que dependa de las características del suelo e inclusive es estacional ya que también depende de la época del año. Debemos de buscar nuevas tecnologías que estén al alcance de las instalaciones domesticas que tengan la seguridad y eficacia de los sistemas Industriales.
    Gracias
    Sergio Jiss

    • Emmanuel

      Gracias por tu comentario.
      Si, tienes razón. No es un tema sencillo lo del aterrizaje, sin embargo trate de hacerlo lo mas ameno y sencillo posible para las posibilidades de una instalación casera economica y sencilla. Tiene años que hice el documento, pero hasta hace poco lo subí al blog. Era material para mis alumnos.
      Por cierto, tu blog está muy completo en cuanto a aterrizaje se refiere.
      Saludos y gracias. 🙂

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