Norberto I. Sirabonian

Alfredo Rifaldi

Hemos planteado la red de tierra como una instalación con una u otra función definida, con este planteo surge natural hacer distintas instalaciones de tierra cada una con una función… y este es un planteo simplificado con el que a veces se insiste, pero lleva a soluciones no aplicables a la realidad.

Este es un tema que se debe observar desde distintos puntos de vista se lo considera en general como un tema simple, a veces se les presta muy poca atención. El tema obliga a pensar, meditar, reflexionar que se busca con la puesta a tierra, y entonces buscar la solución que responde a dicha pregunta.

Las funciones de la puesta a tierra son distintas:

Distintos documentos de normalización y recomendaciones tratan estos temas y no siempre su enfoque es integrador.

Han surgido conceptos de tierra única y tierras separadas, y en ciertos casos se aconseja la separación de tierras, lo cual si no es imposible es muy difícil, no siendo en general finalmente la mejor solución. El problema se debe resolver por pasos, y el primero es el enfoque de potencia, y seguridad para las personas y las cosas.

En el diseño de la red de tierra se debe tener en cuenta:

Las instalaciones electrónicas están sometidas a distintos tipos de interferencias originadas en:

Los cables de señales tienen pantalla electrostática, para protegerlos de los campos externos, y sus condiciones de instalación pueden ser distintas lográndose condiciones distintas.

Al proyectar la instalación y en particular al hacer el proyecto de detalle de las interconexiones aparecen cables de distintas funciones con recorridos mas o menos comunes, y entre distintos cables pueden presentarse fenómenos de interferencia electromagnética.

Estas interferencias se presentan como fenómenos de inducción por corrientes, que circulan en los cables de potencia, o acoples capacitivos entre cables con tensiones mayores y tensiones menores.

Otro aspecto es que cuanto menores sean las señales que se manejan, más sensibles son los conductores a eventuales inducciones (relación señal ruido menor).

La reducción de la interferencia se consigue en distintas formas, y todas se combinan para minimizar estos efectos.

Todos los cables, de potencia o de señal deben presentar mínimas distancias entre los conductores de ida y vuelta, otro aspecto es que los conductores deben formar una conducción retorcida, lo que induce un tramo se opone a lo que induce el tramo siguiente.

El otro efecto de reducción se consigue con distancias entre cables inductores e inducidos.

Para los cables en los que se inducen efectos por campo magnético, si están contenidos en tubos de hierro o en canalizaciones de chapa de hierro con tapas también de hierro bien ajustadas se logran contener los fenómenos de inducción.

Antes de comenzar a esforzarse en reducir efectos de interferencia es necesario realizar alguna clasificación de señales y correspondientes conductores para asociar los que aceptan compatibilidad.

- señales analógicas

- señales lógicas (numéricas - digitales)

- comunes de señales analógicas y lógicas (A. D. C.)

- señales especiales con correspondientes comunes (S)

- comunes de los circuitos de control

- conexiones a la distribución

- Alimentación y conexiones de aparatos analógicos de alta sensibilidad, trasductores de alargamiento (strain - gages), termocuplas.

- Señales de amplificadores operacionales

- Señales de amplificadores de potencia

- Circuitos interfonicos

- Conexiones que llegan a aparatos lógicos de alta sensibilidad.

- comunes de los relés y de las lamparas de señalización

- circuitos analógicos que terminan en generadores taquimetricos o pilotos

- común de pantallas (SC)

- señales de regulación

- alimentaciones en corriente alterna

- bobinas para relés y contactores

- bobinas para interruptores automáticos

- circuitos de excitación para maquinas rotantes

- circuitos de reacción de tensión de armadura para maquinas de cc

- circuitos para relevadores de tierra

- señales de derivadores (shunt) para instrumentos

- alimentadores en C.A

- circuitos para tomacorrientes e iluminación interior de tableros.

- Señales que llegan de resistores de armadura y de los campos de conmutación y campos serie de maquinas de C.C.

- Señales de derivadores (shunt) para aparatos de regulación.

- circuitos primarios y secundarios de transformadores de potencia

- alimentación en C.A. y salida en C.C. de rectificadores

- circuitos de alimentación a tensión constante

- circuitos de excitación para maquinas rotantes

- Circuitos de potencia en C.A. y C.C.

Estas distintas funciones se clasifican además por sus valores de tensión y / o corriente que manejan.

Se asocian entonces las señales en niveles,

- bajo nivel - nivel 1

- nivel medio - nivel 2

- nivel alto - nivel 3

- circuitos de potencia - nivel 4

Puede ser necesario introducir niveles intermedios, por ejemplo niveles 3S y 4S

Los cables de interconexión se clasifican entonces con estas reglas.

Para desarrollar el proyecto se prepara una tabla de distancias mínimas adoptadas entre los distintos tipos de canalizaciones entre bandejas, entre caños (o tubos) y entre bandejas y caños conteniendo en cada caso cables de distintos niveles.

Las distancias reducen el campo eléctrico o magnético, los envoltorios metálicos apantallan, y este efecto también reduce los efectos.

Las distancias entre bandejas deben entenderse entre la parte superior de una y la parte inferior de la que esta arriba, o bien entre costados de adyacentes.

Las distancias entre tuberías deben entenderse entre las superficies externas de las mismas.

Las tablas fijan distancias que llegan a 500 mm, pensando en un sistema de canalizaciones ubicado en una misma área.

Conductores de circuitos de control y potencia de igual nivel pueden ser agrupados en mismas bandejas o tuberías (conduits), pero no es permitido ubicar cables de distintos niveles en la misma bandeja o tubería.

En los niveles mayores, cables de distintos niveles pueden estar en la misma bandeja pero deben estar separados por un diafragma de separación continuo de acero. Para este diafragma no es necesaria la puesta a tierra, solo se busca separación magnética.

En los niveles menores en caso de que no sea realizable un sistema de bandejas separadas estos pueden ser puestos en la misma bandeja pero separados por un diafragma continuo de acero puesto a tierra. Buscándose separación electrostática.

Esta ultima separación no es eficaz como dos bandejas separadas, y no se excluye que durante la puesta en servicio de la instalación se observen problemas que obliguen a buscar otros recorridos para algunos cables.

Cuando cables de distinto nivel se cruzan entre sí tanto en las bandejas como en las tuberías, es conveniente que los cruces se realicen a 90 grados, con las distancias mínimas adoptadas y si las distancias mínimas no pueden ser respetadas en los puntos de cruce deberá ser interpuesta una pantalla de acero puesta a tierra.

Las bandejas para los menores niveles deben ser de acero sin ranuras de ventilación con tapa de acero desmontable con cierre seguro y continuo de manera de impedir entrehierros de elevada reluctancia y garantizar así un apantallamiento eficaz.

Las bandejas con cables de niveles mayores no requieren tapa y pueden tener ranuras de ventilacion con superficie no superior al 20% de la superficie total. Todas las bandejas deben estar conectadas a la red de tierra de la instalación.

Las distancias entre bandejas y los equipos eléctricos de potencia grande (a los que se le atribuye nivel elevado) deben respetar las distancias adoptadas.

Las distancias entre tuberías y los equipos eléctricos de potencia grande (a los que se le atribuye nivel elevado) deben respetar las mayores distancias adoptadas y los cables de niveles menores con recorrido paralelo a equipos de potencia deben mantenerse a distancias del orden del metro si están en caños o más en bandejas.

Conexiones de potencia (de nivel elevado) que conectan partes del mismo circuito, es preferible estén instalados siguiendo el mismo recorrido (ida y vuelta) es decir en la misma bandeja o tubería. Haciendo esto se reducirá la posibilidad de concatenamientos entre circuitos de potencia y circuitos de regulación.

Cuando se realizan las conexiones a las borneras de equipos, las distancias entre cables de niveles distintos no siempre pueden respetarse, los recorridos paralelos entre cables de distinto nivel deben ser reducidos al mínimo no superando valores del orden de 1 m.

Los cables unipolares deben tener pantalla no inferior al 85 %, vaina externa aislante de protección, capacidad máxima entre conductor y pantalla no superior a cierto valor.

Cables de señal con un par de conductores retorcidos y apantallados, deben tener pantalla global, y capacidades entre los conductores con la sola pantalla puesta a tierra, y entre un conductor y el otro conectado a la pantalla y puestos a tierra no superiores a determinados valores.

Cables multipolares de mas de dos conductores flexibles deben cumplir condicones similares.

En instalaciones industriales frecuentemente se tienen tensiones superiores a 500 - 600 V, que se clasifican como alta tensión.

Deben cumplir condiciones similares a los cables antes especificados, pero las capacitancias pueden alcanzar valores mayores.

El paso de cableado que presentan debe ser relativamente pequenio.

- la pantalla esta aislada, se la lleva sobre la vaina externa y se fija a esta mediante encintado, esto se realiza así cuando la puesta a tierra se hace en otro punto exterior al tablero.

- la pantalla se conecta a un borne especial de la bornera del tablero.

- la pantalla se conecta a la barra de conexión de las pantallas del tablero.

Quien fabrica los equipos y especifica las interconexiones frecuentemente no conoce los detalles de la instalación real, por lo tanto la responsabilidad de la correcta ubicación mecánica y ambiental el tendido en obra de los cables es de quien realiza el proyecto de la instalación y la construye.

Las especificaciones de realización de la insolación frecuentemente introducen el concepto de tierras separadas, y este concepto en instalaciones grandes puede llevar a soluciones equivocadas.

La separación de tierras debe entenderse como separación de los caminos de puesta a tierra (cables) hasta llegar al punto de tierra de toda la instalación.

El planteo es que la instalación debe tener una tierra única realizada en la mejor forma posible, que asegure un bajo valor de resistencia de tierra, esa es la tierra realizada con conductores metálicos dispersores enterrados, y unidos a otros dispersores de hecho (fundaciones, caños, etc.).

Esta red de tierra debe ser accesible desde el exterior, y entonces hay una cantidad de conductores metálicos expuestos para conectarse a ellos.

En los tableros que contienen sistemas realizados con tarjetas electrónicas, se prevén puntos de salida (bornes o barritas) disponibles para conexión de los "comunes" (conductores de retorno de las señales) a la tierra general de la instalación.

Se pueden clasificar los "comunes":

- circuitos analógicos "A"

- circuitos lógicos "D"

- lógica de relés "P"

- pantallas de circuitos de regulación "SC"

Todos ellos deben estar siempre conectados en el mismo punto físico de la tierra general de la instalación.

Para fin de evitar disturbios debidos a acoples de impedancias y a circulación de señales heterogéneas en tramos comunes, las conexiones deben estar siempre realizadas en forma radial respecto de un punto común denominado "C".

Este punto puede estar constituido por ejemplo por una barra de cobre de longitud limitada (máximo 1 metro)

Se observan los distintos tableros con sus comunes "A", "D", "P", "SC" que no necesariamente se encuentran en todos los tableros y se definen baricentros de estos puntos.

Cada común homónimo en salida de cada tablero que intercambia señales con otro deberá converger radialmente al correspondiente punto principal de recolección ubicado como dicho en posición baricentrica respecto de los tableros afectados.

A su vez, cada uno de estos puntos deberá estar conectado separadamente al punto común único "C" ubicado en posición baricentrica respecto de los puntos de recolección comunes homónimos.

Y este punto "C" será a su vez conectado a un punto oportuno, (caracterizado por bajisima impedancia respecto de tierra) de la red de tierra de la instalación.

Resumiendo se puede concluir que entre los ejemplos que se han mostrado se debe elegir el que hace el recorrido de los "comunes" "A", "D", "P", "SC" menos tortuoso o vicioso en estricta referencia con la información intercambiada en los conductores de señal directa.