Conexión eléctrica a tierra
Figura 1: Sistema de puesta a tierra en un entorno industrial
La conexión eléctrica a tierra es un elemento de seguridad esencial en los sistemas de energía, diseñado para proteger contra descargas eléctricas y daños a los equipos. Proporciona una vía segura para que el exceso de corriente se disipe en la tierra, evitando que se produzcan tensiones peligrosas. Este artículo explica el concepto de toma de tierra eléctrica, su importancia y su aplicación en diversos sistemas eléctricos.
Índice de contenidos
- Cómo funciona la toma de tierra eléctrica
- Determinar si un aparato/sistema está conectado a tierra
- Componentes clave de la toma de tierra
- Aplicaciones de puesta a tierra
- Preguntas frecuentes
Cómo funciona la toma de tierra eléctrica
La toma de tierra eléctrica establece una ruta eficaz para descargar la corriente eléctrica, dirigiendo comúnmente la corriente hacia la tierra para neutralizarla. Sin conexión a tierra, una carga eléctrica podría acumularse en cables o dispositivos hasta niveles peligrosamente altos, causando potencialmente arcos eléctricos.
La Tierra tiene una carga negativa, que puede anular las cargas positivas. Esta característica permite que el suelo actúe como sumidero del exceso de energía eléctrica, proporcionando un punto de descarga natural. La mayoría de los sistemas eléctricos (por ejemplo, baterías de coche, enchufes y electrodomésticos) incorporan un cable de tierra. Este cable de tierra está diseñado intencionadamente para conectarse a la tierra, aprovechando la capacidad de ésta para disipar la carga eléctrica sobrante.
Determinar si un aparato/sistema está conectado a tierra
- Los aparatos con un cable de tres hilos y un enchufe de tres clavijas disponen de un mecanismo de conexión a tierra: el tercer hilo y la tercera clavija establecen una conexión entre el armazón metálico del aparato y la toma de tierra del sistema de cableado eléctrico.
- Para verificar el estado de la conexión a tierra de un sistema eléctrico, inspeccione las tomas de corriente; una toma con tres clavijas suele indicar un sistema de tres hilos, en el que un hilo está dedicado a la conexión a tierra.
Figura 2: Símbolo de tierra eléctrica
Componentes clave de la toma de tierra
Diferentes componentes trabajan juntos para formar un sistema de puesta a tierra integrado que proporciona seguridad a las personas y los equipos.
- Electrodo de puesta a tierra: Se trata de un material conductor en contacto directo con la tierra. Puede ser una varilla metálica clavada en el suelo, una placa metálica enterrada en la tierra o incluso una tubería de agua metálica enterrada. La finalidad del electrodo de puesta a tierra es proporcionar una conexión física con la tierra, que actúa como punto de referencia para el sistema eléctrico y como sumidero de las corrientes de defecto.
- Conductor del electrodo de puesta a tierra (GEC): Este conductor, o cable, conecta el electrodo de puesta a tierra al sistema de puesta a tierra. Suele ser de cobre o aluminio y debe tener el tamaño adecuado para transportar de forma segura las posibles corrientes de fallo desde el sistema eléctrico hasta el electrodo de puesta a tierra.
Figura 3: Cable de tierra que conecta el electrodo de puesta a tierra al sistema.
- Conductor de puesta a tierra: El conductor de puesta a tierra conecta las partes metálicas no conductoras de corriente del equipo eléctrico (como la carcasa de un motor) al conductor del electrodo de puesta a tierra del sistema o directamente al electrodo de puesta a tierra.
- Bus de tierra: En los cuadros eléctricos, el bus de tierra es una barra conductora a la que se conectan todos los conductores de puesta a tierra. Es un punto central para el sistema de puesta a tierra y está conectado al conductor del electrodo de puesta a tierra, asegurando un camino sólido a tierra.
Figura 4: Terminal de barra colectora de puesta a tierra
- Vinculación: La puesta a tierra consiste en conectar todas las partes metálicas no conductoras de corriente de un sistema eléctrico (como conductos metálicos, cajas de conexiones y armarios) al sistema de puesta a tierra. Esto garantiza que no haya diferencias de potencial entre las piezas conductoras, lo que reduce el riesgo de descarga eléctrica.
Aplicaciones de puesta a tierra
Cada aplicación de puesta a tierra se adapta a los riesgos y requisitos específicos del entorno al que sirve, pero el principio subyacente es el mismo: proporcionar una vía segura y eficaz para que las corrientes eléctricas lleguen a tierra.
- Puesta a tierra industrial: En entornos industriales, la conexión a tierra es fundamental para la seguridad y funcionalidad de maquinaria y sistemas eléctricos de alta potencia. La puesta a tierra industrial debe cumplir normas estrictas, como las descritas en IEEE 141 (el Libro Rojo), para proteger contra riesgos eléctricos, garantizar la continuidad del servicio y mantener la estabilidad del sistema. Los sistemas de puesta a tierra robustos en estos entornos suelen incluir varios electrodos de puesta a tierra y una amplia conexión para gestionar las corrientes de fallo potencialmente elevadas y las interferencias electromagnéticas.
- Sistemas de paneles solares aislados de la red: La conexión a tierra de los sistemas solares aislados es esencial para evitar descargas eléctricas y proteger los equipos de los rayos y las descargas estáticas. Los requisitos específicos de conexión a tierra para estos sistemas implican la conexión a tierra de los marcos metálicos de los paneles solares y de cualquier superficie conductora expuesta para evitar la acumulación eléctrica. Componentes como las picas de puesta a tierra y la conexión de todas las piezas metálicas garantizan un camino continuo a tierra, algo fundamental para las instalaciones aisladas que funcionan independientemente de la red eléctrica.
- Aterrizaje en casa: Los sistemas residenciales de toma de tierra protegen a los habitantes de descargas eléctricas e incendios eléctricos. La toma de tierra doméstica suele incluir varillas de conexión a tierra conectadas al panel de servicio y el uso de interruptores de circuito por fallo a tierra (GFCI) en zonas con mucha humedad, como baños y cocinas. Los enchufes de las casas modernas suelen tener tres clavijas, lo que indica la presencia de un conductor de puesta a tierra. Esta configuración garantiza que cualquier corriente de fallo se dirija de forma segura al suelo en lugar de atravesar a una persona o crear un riesgo de incendio.
Figura 5: Un interruptor de circuito por fallo a tierra
Preguntas frecuentes
¿Qué significa la toma de tierra en electricidad?
Conectar a tierra significa conectar un circuito o dispositivo eléctrico a la tierra, utilizando un conductor para proporcionar un nivel de tensión de referencia y una vía segura para que el exceso de corriente se disipe en caso de fallo.
¿Por qué se va la electricidad al suelo?
La toma de tierra proporciona una vía conductora con una resistencia relativamente baja, lo que permite que el exceso de electricidad, como el producido por un rayo o un fallo en un sistema eléctrico, se disipe de forma segura en la tierra y reduzca el riesgo de descarga eléctrica o incendio.
¿Qué sistemas eléctricos requieren conexión a tierra?
La mayoría de los sistemas eléctricos requieren conexión a tierra, incluidos los sistemas de distribución de energía residenciales y comerciales, los aparatos eléctricos y los equipos electrónicos, para garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento.
