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PUESTA A TIERRA

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INTRODUCCIN

Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexin de equipos elctricos y

electrnicos a tierra, para evitar que se daen nuestros equipos en caso de una

corriente transitoria peligrosa.

Con la introduccin de la electrnica como parte fundamental de los equipos, y

teniendo en cuenta los fenmenos transitorios que aparecen en las subestaciones,

y en general en los ambientes industriales, hay que dar la importancia que

realmente tiene a las tomas de tierra de esos equipos, dado que como se va a

demostrar ms adelante, las frecuencias que existen en estos ambientes pueden

llegar a valores muy elevados y ser, por tanto, muy perjudiciales para los equipos

electrnicos - digitales que puedan estar instalados en esos entornos.

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SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELECTRONICOS

Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexin de equipos elctricos y

electrnicos a tierra, para evitar que se daen los equipos en caso de una

corriente transitoria peligrosa, o tambin que por falta de aislamiento en uno de losconductores y al quedar en contacto con las placas de los contactos y ser tocados

por alguna persona pudiera ocasionarle lesiones o incluso la muerte.

Por estas razones, se recomienda que se realicen las instalaciones de puesta a

tierra por que la corriente siempre busca el camino ms fcil por donde poder

pasar, y al llegar a tierra se disipa por esta esto si se tiene una resistividad muy

baja en el terreno donde se realizo la instalacin.

El objetivo de un sistema de puesta a tierra es:

El de brindar seguridad a las personas

Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la

correcta operacin de los dispositivos de proteccin.

Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la tensin

elctrica a tierra, bajo condiciones normales de operacin.

Mejorar calidad del servicio

Disipar la corriente asociada a descargas atmosfricas y limitar las sobre

tensiones generadas.

Dispersar las cargas estticas a tierra.

TRANSITORIOS E INTERFERENCIAS

Los equipos electrnicos no trabajan satisfactoriamente cuando se presentan

transitorios o interferencias. La causa mayor de fallas de equipos electrnicos es

el sobre-esfuerzo elctrico que usualmente se origina de los transitorios causados

por las descargas atmosfricas, de las maniobras de interrupcin de cargas

inductivas, o de descargas electrostticas.

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Este sobre-esfuerzo es causado por picos de voltaje con amplitudes de rango de

decenas de volts a varios miles de volts y, con duracin de unas decenas de

nanosegundos a unas centenas de microsegundos.

Los componentes electrnicos de interconexin de datos y control en bajo voltajeson los que ms frecuentemente se daan de esa manera.

INTERFERENCIA CAUSADA POR ARMNICAS

Se genera en fuentes de poder de tipo conmutada de computadoras, y en

variadores de frecuencia. Pero, puede atenuarse su efecto incrementando calibres

de conductores, cambiando el diseo y configuracin del transformador y, usando

filtros activos. Los filtros pasivos compuestos de capacitores e inductores comoprotecciones, no son generalmente efectivos (excepto como proteccin de bancos

de capacitores) porque la frecuencia de corte del filtro tiene que ser tan cercana a

la fundamental por lo que es prcticamente imposible disear un buen filtro.

INTERFERENCIA EN RADIOFRECUENCIA(RFI, por sus siglas en ingls)

Puede ser causada por transmisiones radiales. Sin embargo, la interferencia que

es un problema es aquella esprea producida por componentes electrnicostrabajando a altas frecuencias. Tantos circuitos digitales como analgicos pueden

causar dichas emisiones. Adems, la RFI puede emitirse en un ancho de banda

muy grande por los mltiples sub-circuitos trabajando al mismo tiempo. La mejor

manera de atacar la RFI recibida es con un buen blindaje en cables y en equipos.

Y la mejor manera de acabar con la RFI es blindar el ruido directamente en su

fuente.

La induccin electromagntica (EMI) es ruido elctrico que se convierte en un

voltaje en un sistema elctrico. Las fuentes son las mismas que generan la RFI, y

se corrige con una puesta a tierra aislada.

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Las descargas atmosfricas siendo la fuente de interferencia y transitorios ms

grande conocida, es el motivo predominante para disear un buen sistema de

proteccin.

EXISTEN CUATRO ESQUEMAS DE ATERRIZADO DE EQUIPOS

ELECTRNICOS:

a) El convencional.

b) b) El esquema de tierra aislada.

c) Esquema de tierra aislada total.

d) Esquema de malla de referencia.

1. Esquema convencional.

El esquema convencional utiliza nicamente las recomendaciones de la

NOM[1.3]{250-} pero no incluye el uso de los contactos de tierra aislada de la

seccin {250-74 Excepcin 4}.

Este esquema encuentra su uso en las instalaciones de PCs y de PLCs, donde

sus alambrados estn distribuidos en reas muy pequeas. No es recomendado

para muchas instalaciones de sistemas electrnicos distribuidos, porque:

Puede resultar excesivamente ruidoso el sistema de tierras.

http://www.reocities.com/CollegePark/Den/1108/tierras/pe91biblio.html#[1.3]http://www.reocities.com/CollegePark/Den/1108/tierras/pe91biblio.html#[1.3]http://www.reocities.com/CollegePark/Den/1108/tierras/pe91biblio.html#[1.3]http://www.reocities.com/CollegePark/Den/1108/tierras/pe91biblio.html#[1.3]

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Los transitorios pueden sobrepasar el nivel de aislamiento.

No es compatible con las recomendaciones de la mayora de los fabricantes

de equipos electrnicos.

No puede ser fcilmente re-alambrado para cumplir con esquemas de

aterrizado de redes de cmputo.

El alambrado puede ser obsoleto cuando se cambien las tarjetas y equipos

por otros de una tecnologa de mayor velocidad.

2. Esquema de tierra aislada

Este esquema es el ms socorrido en la industria y por la mayora de los

proveedores de equipos electrnicos.

Este esquema es el ms socorrido en la industria, y por la mayora de los

proveedores de equipos electrnicos, porque reduce el ruido de modo comn, y

est descrito en la NOM[1.3]{250-74 Excepcin 4}. En l, la puesta a tierra del

equipo es separada de la puesta a tierra de las canalizaciones, as cualquier

corriente esprea no afecta a los equipos as conectados.

El ruido de modo comn es toda seal no deseada que aparece en todos los

conductores de seal al mismo tiempo con respecto a la tierra.

http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe93.html#1.3http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe93.html#1.3http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe93.html#1.3

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El tipo de receptculo (contacto) para este esquema es diferente, y, tiene un

tringulo de color naranja pintado en la placa para diferenciarlo de los

receptculos normales.

La frase "tierra aislada" ha sido interpretada equivocadamente como de una tierra

separada.

Provocando en caso de falla precisamente un voltaje a tierra inseguro para las

personas y para los equipos.

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En esta configuracin se tiene una tierra relativamente libre de ruido e

interferencia para la referencia lgica de los aparatos y, es complementada con la

tierra de seguridad convencional del sistema de tierras de potencia. Pero, tiene las

siguientes limitaciones:

En altas frecuencias, la impedancia del conductor de tierra es demasiado

alta para servir de buena conexin.

El acoplamiento de las tierras dentro de los aparatos puede causar lazos de

corriente, resultando en ruidos electrnicos.

Un arreglo de este esquema es hacer un anillo de tierras alrededor de los pisos de

un edificio o un cuarto de cmputo. Y de este anillo se hacen varias conexiones al

sistema perimetral de tierras, siempre que tengan las mismas longitudes y estnacomodadas simtricamente. Y a este sistema interno se conectan los equipos.

3. Esquema de tierra aislada total

Este esquema consiste en conectar todos los aparatos e instrumentos a tierra

usando una configuracin de estrella a partir de un solo punto fsico, el cual es un

cabezal o placa de conexin -Existen fabricantes de ellas-, el o la cual a su vez

est conectada mediante un conductor apropiado a la red general de tierras. Verfigura 3.4b.

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Sin embargo, tambin tiene sus limitaciones:

Esta configuracin puede ser difcil de crear en un ambiente industrial.

Todos los equipos cercanos deben conectarse de esta manera a tierra o, se

pueden tener lazos de corrientes.

Puede tener una impedancia en alta frecuencia muy alta, que en trminos

prcticos, la puesta a tierra sea ineficaz.

Este problema es posible que no se tenga en la mayora de equipos

industriales, porque no emplean muy altas frecuencias

4. Esquema de malla de referencia.

La figura 3.4c muestra esta configuracin para una sala de cmputo, con piso

celular. Observar que adicionalmente a la estrella mencionada en el punto

anterior, los equipos y partes metlicas estructurales se conectan a este tipo de

piso mediante trencillas, y que al ofrecer un plano de referencia de tierra, baja la

impedancia a tierra en todas las frecuencias como se observa en la grfica de la

fig. 3.4d.

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Sus limitantes son:

Muchos fabricantes de equipos electrnicos industriales no estn de

acuerdo con su empleo.

En ambientes industriales, es difcil su implementacin.

No importa cul de los tres ltimos mtodos se emplee para la puesta a tierra de

los equipos electrnicos, la trayectoria es crucial. No coloque puentes de unin a

travs de otro equipo. Siempre conecte a tierra cada aparato por separado.

Los equipos enracksdeben conectarse a tierra no obstante se supondra que los

perfiles del rack los pondran a tierra, lo que no siempre es real porque existen

problemas de pintura y de montaje. Para ellos, es mejor la conexin mediante un

solo cable y, la punta sobrante conectarla al sistema interno de tierras ya descrito.

Este cable es mejor que sea aislado para que no cortocircuite otros cables que

puedan aterrizar el equipo.

El aterrizado de blindajes y el de cables de seal deben ser parte integral del

diseo de sistemas de tierras.

Donde sea posible aislar galvnicamente los cables de las seales, se prefiere el

mismo punto de aterrizamiento de los equipos para todas las pantallas de los

cables de seal. Y este punto, aunque tenga sus propios electrodos, debe ser

aterrizado al sistema de tierras de potencia, de acuerdo con las normas NOM-001-

SEMP-1994[1.3]{800-40b}, {820-40d}, {2103-36c}.

PRINCIPALES NORMAS

BAJA TENSIN: NEC / NTC 2050 / RETIE / IEC 60364

DISTRIBUCIN: ANSI C2 / IEEE 1410

SUBESTACIONES: IEEE 80 / IEEE 837

GENERACIN: IEEE 665

TELECOMUNICACIONES: UIT / EIA / TIA / MOTOROLA

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PROTECCIN CONTRA RAYOS: IEC 62305 / NTC 4552

EQUIPO ELECTRNICO: IEEE 1100 / IEC 61000-5-2

MEDICIONES: IEEE 81 / IEC 61557

TIERRAS TEMPORALES: IEC 61230 / IEEE 1048

RECOMENDACIONES FINALES

Las mquinas electrnicas sofisticadas sean computadoras o mquinas de

proceso, pueden ser protegidas con las siguientes medidas:

Uso de circuitos totalmente dedicados, a travs de un transformador de

aislamiento, o, de un circuito totalmente independiente desde la acometida.

Colocar en cascada supresores de picos, para eliminar ruidos elctricos.

Separar fsicamente las mquinas de las fuentes de ruido como son las

soldadoras por arco, las mquinas de electroerosin y los variadores de

velocidad electrnicos sin reactores de lnea.

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CONCLUSIONES

Con este trabajo se espera que se comprenda que un sistema de puesta a tierra

sirve para proteger los aparatos elctricos y electrnicos, pero el objetivo principal

de este sistema es salvaguardar la vida de los seres vivos que se encuentren en eledificio, ya que la corriente elctrica puede tener efectos parciales o totales, e

incluso la muerte.

En las puestas a tierra lo que se trata siempre es de establecer un camino de

descarga con la menor resistencia posible para evitar que las intensidades de

descargas circulen por otros caminos que puedan afectar al normal

funcionamiento de los equipos, evitando de esta forma la circulacin de

intensidades originadas por perturbaciones externas dentro del equipo. Por lo cual

se aconseja la utilizacin de cable mul-tifilar trenzado, dado que de esta forma la

seccin til es mucho mayor consiguiendo una menor resistencia en el camino.

En un principio las perturbaciones que se tenan en cuenta para el diseo de un

equipo eran de 10KHz o 1Mhz dado que los componentes utilizados eran

bsicamente electro-mecnicos, al considerar equipos electrnicos hay que tener

en cuenta que las frecuencias originadas por las ondas electromagnticas en elcampo de los rels de proteccin pueden llegar a ser de hasta 1000MHz.

Ningn mtodo de medicin de la resistencia es 100% efectivo, esto no quiere

decir que sean malos, sino que hay que realizar varias mediciones con cualquiera

de los mtodos mencionados para poder obtener un promedio de las mediciones,

es decir, un valor ms exacto.

Finalmente con la elaboracin de este trabajo es crear conciencia en el lector, quelos efectos de la corriente elctrica en los seres humanos y en los equipos. Y de

esta forma comprendan la importancia de un sistema de proteccin como lo es un

sistema de puesta a tierra.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.gridautomation.ziv.es/doc-downloads/documentacion/notas-

tecnicas/Puestaatierra.pdf.

http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/instalacelectricas/42.htm.

http://www.medicionycontrol.com/p-tierra.htm.

http://www.lobos.com.mx/pg_lobos/ser_edu/puesta/inicio.htm

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