IMPORTANCIA DE LA PUESTA A TIERRA COMO PROTECCIÓN USUARIO-EQUIPO.
Una puesta a tierra 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 puesta a tierra 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 electrostáticos, 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
Por lo tanto todos los circuitos de protección que posea el equipo en cuestión descargaran las tensiones peligrosas 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).
Hoy en día por ejemplo, con los minisplits con tecnología inverter, en su instalación eléctrica es obligatorio que tengan cable de puesta a tierra o su garantía automáticamente queda invalida sea este del fabricante que sea.
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 aterrizaje
DIFERENCIA ELÉCTRICA ENTRE NEUTRO Y TIERRA FÍSICA E IMPORTANCIA
DE ESTA DIFERENCIA.
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
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 deben 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.
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 diámetro (de preferencia que cumpla con normas de CFE y que sea de 5/8″ de diámetro).
- Abrazadera de bronce reforzada.
- Cable de conexión.
PROCEDIMIENTO:
- 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.
- En el terreno, hacer una perforación con unas gafas, la cual debe ser como mínimo de un metro de profundidad por 8” de diámetro.
- Remojarlo con agua.
- Enterrar la mayor parte de la varilla tratando de que esta quede centrada.
- Poner la 1ª capa (Carbón mineral).
- Agregar la 2ª capa (Sal en grano).
- Añadir la 3ª capa (Bentonita sódica).
- Tapar con la tierra restante del mismo hoyo.
- Agregar un poco de agua a la preparación.
- Compactar el terreno.
- Enterrar mas la varilla hasta que solo quede 1 pulgada visible sobre el nivel del piso.
- Poner la abrazadera en la varilla, meter el o los cables ya desnudos entre la abrazadera y la varilla.
- Y por ultimo apretar el tornillo de la abrazadera.
Preparación
Los componentes individuales (carbón mineral, sal en grano, bentonita sódica) se pueden sustituir por compuestos ya mezclados y mejorados para tierras físicas como el compuesto GEM o similares, trayendo esto como consecuencia un costo menor y un tiempo mas corto de preparación del terreno.
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.
IDENTIFICACIÓN DE TERMINALES EN UN CONTACTO DOBLE POLARIZADO HEMBRA.
Como podemos apreciar, el vivo (fase) 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 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 tensiones 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 (fase) y cual el neutro en una instalación eléctrica cualquiera, así como también revisar 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 a la mayor tensión que pensemos a medir, (en nuestro caso la máxima tensión a medir seria de aproximadamente 115 a 139 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 tensión 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.
Vivo.
Al comparar las dos tensiones , una será mucho mayor que la otra, esa es justamente el vivo (fase).
COMPROBACIÓN DE TENSIONES 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 tensión alterna, realizamos las siguientes tres mediciones:
Entre vivo y neutro: De 115 a 139 volts. (De acuerdo a la norma L0000-12 de CFE: 127VAC ± 10%)
Entre vivo y tierra: Nos debe marcar prácticamente igual que en el anterior.
Entre neutro y tierra: Máximo 0.9 volts.
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 a la tensión máxima 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 incandescente de 100W, socket y cables.
El procedimiento es el siguiente:
Con el multímetro, medimos la tensión 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, la tensión en el multímetro descenderá pero nunca debe ser inferior a 100V.
Si no se cumple con lo anterior, entonces la tierra física esta mal elaborada, su impedancia es alta y tendrá que re-ubicarse 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 (estándar americano).
- 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. 
efhc12 en youtube
El mundo de Ronda
EFHC en Facebook
@efhc12 en Twitter
Mundo Calavera
En un libro viejo de electricidad, leí la recomendación de juntar perros, gatos o restos mortales de animales , para enterrarlos en un gran hoyo donde iría la jabalina o varilla Cooper Weld.
Que dizque para lograr la mayor efectividad de tierra física.
Qué hay de ésto Emmanuel..?
Una vez le comenté ésto al ingeniero residente de la obra; y me contestó:
VAMOS ENTERRANDO AL PINCHE ARQUITECTO…
Jamás había oído hablar de ello, aunque sin duda bajarían un poco la resistencia del terreno, hay mejores materiales para hacerlo. Con la pura sal en grano por ejemplo. Aunque lo mejor es la combinación de sal, bentonita y carbón como lo puse en el escrito, y hoy en día mas práctico aún compuestos preparados como el GEM y similares. Saludos Guillermo. (¿Y si enterraron al arquitecto? jajaja)
Buenos días Ing. Donde vivo es un fraccionamiento y veo que algunos vecinos solo entierran la varilla de cobre de un metro porque es muy duro el subsuelo, esto funcióna?
No es para nada seguro, si el terreno es rocoso o muy duro se requeriría de un rehilete de cobre y hacer la preparación para bajar la resistencia del suelo. O bien hacer una red de aterrizamiento. Saludos. EFHC
Hice todas las pruebas que comentas y salieron satisfactorias, cuando hice la prueba del foco nunca bajo la tensión (127v), solo hay un detalle, en la estructura donde están los centros de carga no se ve conectada la puesta a tierra por más que busque, el cable de la tierra termina en un tornillo de la estructura, y la estructura está empotrada en una pared de ladrillos. Se lo importante que es una puesta a tierra, pero la instalación así puede funcionar?
Sin conexión real a un electrodo de aterrizamiento con preparación adecuada no es segura. #EFHC
Excelente Emmanuel, una pregunta, puedo usar una varilla copperweld de 1m?
No te lo recomiendo. La de 1m está bien para aterrizamiento del neutro pues trabaja en red con otras varillas, pero para una puesta a tierra se requiere menor resistividad y confiabilidad, por lo tanto la de 3m * 5/8″ es la ideal, mejor aún si está protocolizada. En casos donde no se puede insertar una varilla tan larga, se pudiera hacer una red de aterrizamiento con varias varillas de 1m o 1.5m distribuidas en el terreno y conectadas entre si, o bien usar rehilete de cobre, pero este es mucho mas caro que la varilla de 3m.
puedo poner una varilla copperweld de 1m
Muy agradecido con la información, me ha sido de mucha utilidad
Hola buen día, mi duda es sobre el calibre del cable a tierra, la mayoria de los electrodimesticos traen un cable 14 incluso 16 de fabrica, el electrodomestico cumple con las regulaciones segun el manual; las casas de infonavit no tienen el cable de tierra despues de la caja de termomagneticos y las que si lo tienen es de calibre 12 o 14, entonces si hay una regulación que indica el calibre 8 y 10 porque se utilizan otros mas delgados.
No es lo mismo la regulación de un electrodoméstico que la de una instalación domiciliaria. Además, el fabricante del electrodoméstico siempre buscará abatir costos.
Si, son poco comunes las casas que tengan al menos los contactos conectados entre si a un cable listo para el aterrizamiento, mas raras aún las que tengan la puesta a tierra completa. Hablé de calibre del #8 solo como, «principal» y para distancias grandes entre la preparación de tierra y el punto de unión de el o los cables de puesta a tierra. El del #10 se usa para lo mismo en distancias mas cortas y puede ser usado entre contactos y aterrizamiento. No hay ningún problema si internamente se unen o conectan entre si los puntos de tierra de los contactos con cable del #12. Si usaron del #14, pues la seguridad es menor, en ese caso yo volvería a cablear de ser posible, ya es muy delgado y podría haber importantes diferencias de potencial en él.
Exelente post Ingeniero Emmanuel, pero no logro comprender del todo la prueba con el bombillo incandescente,
Quiere decir que primero voy a medir la tensión Dada al usar el tierra y sin quitar el multimetro, conectar el bombillo incandescente usando igualmente tierra para cerrar circuito, si todo está bien debería caer la tensión a aproximadamente 100v, o me estoy equivocando?
Cuando conectes el foco en paralelo al multímetro (que está entre fase y tierra) la tensión puede caer, pero NUNCA debe ser menor a 100V. Entre menos caiga al conectar el foco es mejor, esto siempre y cuando se sepa que es una tierra preparada apropiadamente y no usada como aterrizamiento del neutro. Saludos.
m e gusto mucho la forma de como se hizo el post y la ionformacion me gustaria compartitlo en las redes sociales de electricistas, dando credito al los autores. gracias
Gracias al equipo que elaboró e hizo posible la difusión de esta valiosa información.
Mis felicitaciones!
Me encantó la información , me pregunto si me lo podrás enviar a mi correo,gracias por compartir tus conocimientos amigo ,no conocía esos procedimientos para la tierra
Muy agradecido por difundir tanvaliosq información, gracias.
Gracias por su información,estoy seguro que me servirá de mucho y espero q siga compartiendo con nosotros más de sus conocimientos.Saludos
Gracias, seguiré posteando en medida de lo posible. Saludos.
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
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,
Gracias por tu cometario y que bueno que te sirvió la información.
Saludos y que tengas un excelente 2011!!! =)
Really nice post,thank you, best website ever
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
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. 🙂