Qué es la toma de tierra eléctrica: diferentes tipos y sus componentes

La mayoría de los ingenieros, como los eléctricos, los electrónicos o los civiles, utilizan la toma de tierra eléctrica para proteger los edificios y los equipos de algunas averías o daños, pero la seguridad de un operador es el elemento más esencial. Las averías de la línea de CA pueden protegerse con una toma de tierra adecuada. También es el elemento principal para evitar la intrusión de RF en la comunicación. Además, la calidad de la energía puede verse drásticamente corrompida por una toma de tierra defectuosa. Realizar una toma de tierra eléctrica no es un trabajo sencillo. Requiere operadores cualificados con una planificación adecuada y dispositivos de calidad. Sin embargo, una correcta puesta a tierra eléctrica es un activo que compensará la facilidad de vida.

¿Qué es la toma de tierra eléctrica?

La puesta a tierra es el método de transmitir la descarga eléctrica instantánea directamente a la tierra a través de cables de baja resistencia o cables eléctricos. Es una de las características significativas de las redes eléctricas. Porque hace que la fuente de energía más accesible y peligrosa sea mucho más segura de utilizar.

En el proceso de puesta a tierra en caso de condición de cortocircuito, el cable eléctrico elimina cuidadosamente el desbordamiento de la corriente y permite que fluya a través de la tierra. Todo esto ocurre sin problemas innecesarios, sólo a través de una fabricación, un plan y una disposición ingeniosos y económicos

¿Por qué es necesaria la toma de tierra eléctrica?

La intención principal de la puesta a tierra eléctrica es mantener alejado el peligro de descarga eléctrica debido a la salida de la corriente de la tierra por el camino no preferido, así como asegurarse de que el potencial de un conductor no aumenta con respecto a la tierra que su aislamiento previsto.

Cuando el elemento metálico de las máquinas eléctricas se acerca en contacto con un cable existente, debido a una avería de fijación del cable, el metal se convierte en cargado y la carga estática se acumula en él. Si alguien entra en contacto con dicho metal eléctrico, el resultado es una fuerte descarga eléctrica. Así que finalmente

Podemos concluir que la vida es aleatoria, y siempre hay que estar preparado para las circunstancias inesperadas. Así que los edificios y los aparatos eléctricos deben estar conectados a tierra para transferir la carga eléctrica directamente al suelo. Las principales ventajas de la conexión a tierra son la protección contra la sobretensión, la estabilización de la tensión y la prevención de lesiones, daños y muerte.

Especificaciones de la toma de tierra eléctrica

Según la ISI, las especificaciones necesarias para proporcionar una buena toma de tierra son las siguientes

• La disposición del electrodo de toma de tierra puede hacerse a una distancia mínima de 1,5 metros del exterior donde se conecta a tierra el sistema de la instalación.
• El material utilizado para el electrodo de tierra debe ser el mismo que el del cable de tierra. La sección mínima de la toma de tierra cableada no debe ser inferior a 0,02 pulgadas cuadradas ni superior a 0,1 pulgadas cuadradas.
• Según una regla normal, el tamaño del conductor de tierra debe ser bajo en comparación con la mitad de la sección del conductor de línea.
• El conductor de tierra debe retirarse con un tubo de 1 mm de diámetro de G.I. de una longitud mínima de 32 cm por debajo y por encima de la superficie de la tierra hacia el electrodo de tierra para defenderlo del desgaste mecánico.
• Para una puesta a tierra eficaz, hay que rellenar con una mezcla de sal de carbón y tierra suelta la zona del electrodo de tierra.
• En la toma de tierra, todas las conexiones deben realizarse firmemente con tornillos y tuercas de un material similar al de la toma de tierra.

Componentes utilizados en el sistema de puesta a tierra eléctrica

Los principales componentes utilizados en el sistema de puesta a tierra incluyen principalmente el cable de tierra, la junta de tierra (cable de tierra) y la placa de tierra

Cable de tierra

El conductor se utiliza para conectar las partes metálicas de un sistema eléctrico, como tomas de corriente, carcasas metálicas, fusibles, cajas de distribución. Las partes metálicas de los motores, transformadores, generadores, etc. el alcance de estos conductores depende del tamaño del cable de tierra utilizado en el circuito de cableado. El cable de tierra en el área de la sección transversal debe ser menor que el cable sólido utilizado en el sistema de cableado eléctrico.

En general, el tamaño del cable de cobre utilizado como conductor de continuidad de tierra es de un calibre de 3 cables estándar (SWG). No deben utilizarse cables de tierra de un calibre inferior a 14-SWG. En algunas situaciones, se utilizan tiras de cobre en lugar de un conductor de cobre desnudo.

Junta de puesta a tierra

El "electrodo de tierra", así como los conductores que se fijan al "conductor de continuidad de tierra", se denominan junta de puesta a tierra (cable de puesta a tierra). El extremo en el que la junta de puesta a tierra conecta con el conductor de continuidad de tierra se conoce como extremo de conexión. El cable de puesta a tierra debe ser de tamaño reducido, recto, y debe incluir una cantidad mínima de empalmes. Aunque normalmente se utilizan hilos de cobre como conductores de puesta a tierra; mientras que las tiras de cobre se seleccionan para un ajuste alto porque transportan altos valores de corriente de fallo debido a su amplia región.

Placa de tierra

La última parte de la conexión eléctrica a tierra el sistema que está oculto bajo tierra y unido al cable de conexión a tierra se conoce como placa de tierra. El electrodo de tierra es un tubo, una placa o una varilla metálica, que tiene una resistencia extremadamente baja para llevar la corriente de defecto a la tierra de forma segura.

Puede ser de varilla de hierro o de cobre y debe colocarse en tierra húmeda y en caso de que el contenido de humedad de la tierra sea bajo, entonces pon un poco de agua en la placa de tierra. La placa de tierra se coloca siempre en la vertical, y se recubre con sal y cal de carbón alrededor de la placa de tierra. Esto ayuda a proteger la placa de tierra, así como a mantener la humedad del suelo alrededor de la placa de tierra. La placa de tierra debe colocarse a cuatro metros de distancia para una mejor toma de tierra.

Tipos de sistemas de puesta a tierra eléctrica

El proceso de puesta a tierra o toma de tierra eléctrica puede realizarse de varias formas, como el cableado en fábricas, viviendas, otras máquinas y equipos eléctricos. Los diferentes tipos de sistemas de puesta a tierra eléctrica son los siguientes

Sistema de puesta a tierra de placas

En este tipo de sistema, se coloca una placa de cobre o de hierro galvanizado en posición vertical en la fosa del suelo a menos de 3 metros de la tierra. Para una mejor la toma de tierra eléctrica sistema, se debe mantener la condición de humedad de la tierra alrededor de la placa sistema de puesta a tierra.

Sistema de puesta a tierra de tuberías

Una tubería de acero galvanizado colocada verticalmente en un terreno húmedo se conoce como toma de tierra de tuberías, y es el tipo más común de sistema de toma de tierra. El tamaño de la tubería depende principalmente del tipo de suelo y de la magnitud de la corriente. Normalmente, para el suelo ordinario, la dimensión de la tubería debe ser de 1,5 pulgadas de diámetro y 9 pies de longitud. Para el suelo rocoso o seco, el diámetro de la tubería debe ser mayor que el del suelo ordinario. La humedad del suelo decidirá la longitud de la tubería a colocar en la tierra. El diagrama de puesta a tierra de la tubería se muestra a continuación:

Sistema de puesta a tierra de la varilla

Este tipo de sistema de puesta a tierra es similar al sistema de puesta a tierra de tuberías. Se coloca una varilla de cobre con tubo de acero galvanizado en posición vertical en la tierra, físicamente o con un martillo. Las longitudes de los electrodos incrustados en la tierra disminuyen la resistencia de la tierra hasta un valor preferente.

Puesta a tierra del neutro

En este tipo, el neutro del sistema se conecta directamente a la tierra mediante un cable GI. El nombre alternativo de este sistema es puesta a tierra del neutro y este tipo de puesta a tierra se da generalmente en los sistemas que contienen devanados en estrella. Por ejemplo, esta toma de tierra se ofrece en el transformador, el generador, el motor, etc.

Puesta a tierra de los equipos

Este tipo de toma de tierra se da a los aparatos eléctricos. El dispositivo que no transporta corriente, como una estructura metálica, se une a la tierra mediante un cable conductor. Si se produce algún error en el dispositivo, la corriente de cortocircuito se suministrará a la tierra utilizando el cable para proteger el sistema contra las lesiones.

El procedimiento de puesta a tierra eléctrica

Para la puesta a tierra eléctrica, se utilizan los siguientes objetos y su cantidad depende principalmente de la utilización de la potencia así como de la duración.

• Carbón vegetal
• Cable eléctrico subterráneo basado en la distancia desde el poste eléctrico hasta el panel del contador
• Sal industrial
• Alambre de cobre
• Tubo de puesta a tierra MS
• Placa de cobre

Por ejemplo, la instalación de la toma de tierra eléctrica a base de varillas puede hacerse de la siguiente manera

• Excava el suelo profundamente con 6 pies y 2 x 2 pies de ancho en las proximidades del panel del contador eléctrico
• Coloca la placa de cobre en la esquina de la varilla MS con la ayuda de pernos de cobre y cúbrela con alambre de cobre.
• Coloca la tubería en posición vertical utilizando una placa de cobre en la base
• En la parte vacía de la tubería MS y alrededor de ella, rellena la sal.
• Coloca carbón vegetal cerca de la tubería.
• Vierte mezcla de hormigón y arena alrededor de la tubería.
• Repite los tres últimos pasos varias veces hasta que la tubería se llene al nivel fijado
• Coloca el cable de cobre en la parte superior de la tubería para que pueda aliarse a un lugar adecuado dentro del panel del contador.
• Un tubo o varilla MS puede conectarse al lado del poste eléctrico y el otro puede conectarse al lado del panel del contador.

Las cualidades de una buena toma de tierra son las siguientes

• Debe ser de menor resistencia eléctrica
• Buena resistencia a la corrosión
• Debe ser capaz de disipar con frecuencia una elevada corriente de fallo

Diferencia entre toma de tierra, puesta a tierra y conexión a tierra

Existe una confusión a la hora de conocer los conceptos principales de toma de tierra, unión y conexión a tierra. A veces, incluso algunos profesionales cambian el significado de estos términos, como toma de tierra, conexión a tierra, etc. Además, la conexión eléctrica es completamente diferente a la toma de tierra y a la conexión a tierra, ya que estos dos conceptos son los mismos y se expresan con términos diferentes. La principal diferencia entre estos tres es la siguiente.

En EE.UU., el término puesta a tierra se utiliza principalmente para la puesta a tierra y en Canadá se basa en las normas CEC, NEC, UL, IEEE y ANSI. En la puesta a tierra, la parte viva se conecta a la tierra y el mejor ejemplo de puesta a tierra es un transformador de potencia neutro.

En el Reino Unido, la UE y otros países, se utiliza el término Puesta a Tierra que sigue las normas de la CEI y la IS. En la puesta a tierra, la parte muerta se conecta a la tierra y el mejor ejemplo de puesta a tierra son los bastidores de los equipos eléctricos, los soportes, los recintos, etc.

El término "bonding" se utiliza en diferentes países como el Reino Unido, EE.UU. y la UE para unir dos conductores como bombas, cables, máquinas, etc. y cuerpos metálicos para nivelar la disparidad de potencial en ambos sistemas o máquinas conectadas a través del cable de enlace. La unión se utiliza principalmente para conectar dos conductores eléctricos, como un cable y una tubería, o dos tipos de equipos.

Diferentes términos utilizados en la puesta a tierra eléctrica

En la toma de tierra eléctrica se utilizan diferentes términos que se comentan a continuación.

Tierra

La tierra es la conexión adecuada entre los sistemas de la instalación eléctrica a través del conductor hacia la placa cubierta dentro de la tierra

Conectado a tierra

Una vez que un aparato eléctrico está conectado a la tierra mediante un electrodo de tierra, se denomina aparato conectado a tierra.

Conectado a tierra sólidamente

Una vez que un aparato eléctrico está conectado a tierra sin utilizar un disyuntor, un fusible o una impedancia/resistencia, se denomina sólidamente conectado a tierra.

Electrodo de tierra

Una vez que un conductor está cubierto dentro de la tierra utilizada para el sistema de puesta a tierra eléctrica se llama como Electrodo de Tierra. Están disponibles en varias formas, como varilla conductora, placa conductora, tubería metálica de agua o cualquier otro conductor de menor resistencia.

Cable de puesta a tierra

Cuando la tira conductora se conecta entre el sistema de instalación eléctrica y el electrodo de tierra, se conoce como cable de tierra.

Conductor de continuidad de tierra

Cuando el hilo conductor se conecta entre diferentes dispositivos eléctricos se conoce como conductor de continuidad de tierra. La forma de este conductor es como la de un tubo metálico o una funda metálica de un cable o alambre flexible.

Conductor de puesta a tierra subprincipal

Se conecta un cable entre el cuadro de distribución y el cuadro de distribución, y luego el conductor se asocia a los circuitos subprincipales.

Resistencia a tierra

La resistencia total entre los electrodos de tierra y la tierra en ohmios se conoce como resistencia de tierra. Esta resistencia es la suma de las resistencias del cable de tierra, el conductor de continuidad de tierra, la tierra y el electrodo de tierra.

Códigos del sistema de puesta a tierra

Los sistemas de puesta a tierra están disponibles en diferentes tipos que se representan a través de códigos para diferentes propósitos. Las propiedades del sistema se utilizan principalmente para la instalación eléctrica. En el código, la letra inicial denota la conexión principal del sistema de distribución hacia la tierra, ya sea I o T. La siguiente letra del código denota la relación principal de las partes fijas conductoras expuestas hacia la tierra.

La 'T' especifica que los elementos conductores expuestos están conectados a tierra de forma directa e independiente en cualquier extremo del sistema eléctrico. Aquí, "N" significa que un conductor de baja impedancia puede desprenderse de la conexión a tierra en la fuente, tras lo cual se conecta a las partes conductoras expuestas. Además, la "N" se subdivide en dos letras como C y S.

Reglas de electricidad para la puesta a tierra

La norma de electricidad para la puesta a tierra incluye principalmente lo siguiente.

• En el sistema de cableado de la casa, la toma de tierra debe ser continua a través de un único conductor sólido. El interruptor principal, el equipo eléctrico, la caja de distribución, los ventiladores de techo y la toma de tierra de la pared deben estar conectados a tierra.
• La resistencia del conductor de continuidad de la tierra no debe ser superior a 1 ohmio durante el sistema.
• Todas las cubiertas metálicas de la máquina, incluida la tensión media, deben conectarse a tierra a través de dos conexiones de tierra separadas.
• La resistencia de la tierra de los electrodos no debe ir más allá de tres ohmios para la tierra normal. La resistencia de la tierra del electrodo no debe ir más allá de ocho ohmios para un suelo rocoso.

¿Cuál es la función del cable de tierra en los instrumentos eléctricos?

• El cuerpo metálico del aparato eléctrico puede conectarse a la tierra con la ayuda de un cable de tierra para que la corriente eléctrica se transmita a la tierra. Esto evita que el ser humano reciba una descarga eléctrica.
• Aquí, la conexión del cuerpo metálico puede hacerse con el cable de tierra que da un carril conductor menos resistente para la corriente. Por lo tanto, garantiza que cualquier fuga de corriente hacia el cuerpo metálico de los aparatos mantendrá su posible a la tierra, por lo que el usuario no podrá recibir una descarga eléctrica.
• Los cables de conexión a tierra proporcionan una vía alternativa para que el suministro de corriente fluya de vuelta a la fuente en lugar de suministrarla a través de cualquier persona que manipule un aparato peligroso o una caja eléctrica.
• Algunos aparatos, como los taladros eléctricos y las aspiradoras, no incluyen un cable de tierra. La tierra está en una posición atractiva para el suministro eléctrico, ya que está cargada positivamente.

¿Cómo la toma de tierra reduce la factura eléctrica?

En realidad, la puesta a tierra es un tipo de método en el que no es necesario un voltaje adicional a través del aparato y este voltaje se puede transmitir hacia la Tierra a través de un cable. Esto ayuda a reducir las posibilidades de sobrecarga y a conservar la corriente adicional. Por lo tanto, disminuye realmente tus facturas de electricidad.

Factores que afectan a la instalación de la toma de tierra

A continuación se exponen los diferentes factores que afectan a la instalación de la toma de tierra.

• Durante la instalación de la toma de tierra, hay varios factores que desempeñan un papel fundamental y que deben tenerse en cuenta para cualquier tipo de cálculo sobre el tipo de tierra, el tipo de circuitos necesarios, etc
• La eficacia de la toma de tierra puede decidirse en función del tipo de suelo, como la resistencia, el nivel de humedad y las sales del suelo. Otro factor que hay que tener en cuenta es la composición del suelo. Por ejemplo, en comparación con el suelo húmedo, el suelo rocoso debe tratarse de forma muy diferente.
• El último factor es la ubicación de la fosa de tierra, para poder decidir cómo debe hacerse la instalación de la toma de tierra. Si hay obstáculos en el subsuelo en forma de lechos de roca, éste será otro factor que afectará a las instalaciones de puesta a tierra.

Ventajas

El ventajas del sistema de puesta a tierra incluyen las siguientes.

• Proporciona seguridad a los dispositivos y aparatos eléctricos frente a la corriente eléctrica extrema.
• Ayuda a evitar el riesgo de incendio en las instalaciones eléctricas.
• Ayuda en el suministro de corriente eléctrica directamente en el suelo.
• Evita la muerte causada por la corriente eléctrica.
• Los aparatos eléctricos pueden protegerse de los daños
• La toma de tierra proporciona protección contra la sobretensión y la estabilización de la tensión.
• Protege del fuego producido por el cortocircuito eléctrico para que los bienes puedan estar protegidos del fuego.
• De la iluminación, defiende la ruptura del edificio.
• Proporciona una vía sencilla, incluso después del fallo de aislamiento, al suministro de corriente de cortocircuito
• Proporciona protección contra sobretensiones y protege de las descargas eléctricas
• Protege el aparato de las descargas de rayos y de las sobretensiones
• La toma de tierra ayuda a detectar cualquier fallo en los conductores de fase y neutro.
• La toma de tierra ayuda a eliminar el riesgo de incendio o detonación en caso de fallo de aislamiento.

Desventajas

Las desventajas del sistema de puesta a tierra son las siguientes

• Difícil de colocar la falla de línea a tierra
• No controla las sobretensiones transitorias
• El coste de mantenimiento es elevado debido a la mano de obra que supone la colocación de las faltas a tierra.

Si no se implementa el sistema de puesta a tierra, hay algunos inconvenientes

• Si no se utiliza la toma de tierra en las casas, existe la posibilidad de recibir una descarga eléctrica.
• Los interruptores utilizados para la protección no funcionarán correctamente. Así, cualquier error puede causar daños en los aparatos.
• Los electrodomésticos pueden sufrir daños en caso de avería o cortocircuito o en caso de rayos. Por tanto, esto puede reducir las condiciones de funcionamiento de los electrodomésticos o equipos.

Aplicaciones

El aplicaciones de la toma de tierra eléctrica incluyen las siguientes.

• La puesta a tierra protege de una descarga eléctrica proporcionando una vía para que la corriente de defecto se dirija hacia la tierra.
• La puesta a tierra hace que el dispositivo de protección desactive el flujo de corriente hacia el circuito de fallo
• La función del cable de tierra es realizar la fuga de corriente del aparato a la tierra y está conectado al cuerpo metálico externo del aparato.
• Es esencial para los aparatos metálicos con toma de tierra porque protege al operario contra las descargas eléctricas al suministrar la corriente hacia la tierra.
• Cuando el aislamiento falla o se produce un cortocircuito, protege tanto a los aparatos como a los operarios
• Funciona como un disyuntor, una vez que el cable golpea el cable de tierra, entonces se suministra una gran corriente a través de él.
• El pararrayos utiliza la toma de tierra mientras el pararrayos está unido a la placa metálica para defender a las personas y al edificio

Se trata de una visión general de la conexión a tierra o qué se entiende por toma de tierra/definición de toma de tierra y sus tipos. De la información anterior, finalmente, podemos concluir que el sistema de puesta a tierra o conexión eléctrica a tierra ofrece una mayor seguridad frente a las descargas eléctricas para el personal, los equipos, los edificios, etc. La sensibilidad de la tierra puede ser La resistividad de la tierra puede verse afectada por algunas cuestiones como el suelo y el clima, una condición de resistividad, la humedad, las sales fundidas, la ubicación de la fosa de tierra, el trabajo físico, el efecto del tamaño del grano, la magnitud de la corriente, etc. Aquí hay una pregunta para ti, ¿cuáles son los beneficios de la toma de tierra eléctrica?

Crédito de la foto - Tipos de toma de tierra