ANTECEDENTES
Como ingeniero consultor y capacitador en el tema de tierras para equipos eléctricos y electrónicos en México, a menudo me encuentro con el término “Tierra Física” utilizado libremente entre los ingenieros y técnicos que diseñan, instalan o dan mantenimiento a instalaciones eléctricas industriales y comerciales.
Cuando hago la pregunta… ¿a que te refieres con “Tierra Física“? Las respuestas que recibo son de lo mas variado que se puedan imaginar, algunas veces las respuestas son disparatadas, y otras veces realmente ridículas.
Si hacemos una búsqueda en Internet, vemos que algunos artículos utilizan el término “Tierra Física” para describir electrodos de tierra, otros lo utilizan para describir conductores que van de los electrodos de tierra a los equipos, otros lo utilizan para describir conductores que van de un equipo a otro, interconectando las carcasas metálicas, otros los utilizan para describir la conexión a tierra del sistema de pararrayos, etc. Ninguno de los elementos anteriormente mencionados se llama “Tierra Física“.
LA “TIERRA FÍSICA” Y LA NORMATIVIDAD
Si hacemos una búsqueda del término “Tierra Física” en la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012 encontramos que ¡NO EXISTE!
Si hacemos una búsqueda del término “Physical Ground” en el NEC-2017, ¿qué creen? ¡TAMPOCO EXISTE!
¿Por que no existe? Porque “Tierra Física” es un término que alguien inventó, de alguna manera permeó entre los profesionales de la electricidad, y como el corona-virus se distribuyó de manera exponencial entre la comunidad contaminando el correcto lenguaje de la ingeniería eléctrica.
Debemos de borrar de nuestro léxico el termino “Tierra Física“, desecharlo, dejarlo en la ignominia, y utilizar los términos adecuados claramente definidos en la literatura de ingeniería eléctrica y electrónica.
A continuación describo algunos de los términos correctos que debemos utilizar cuando hablamos acerca de los sistemas de tierra.
ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA
Muchas veces se utiliza “Tierra Física” para describir a los electrodos de puesta tierra.
La definición de la NOM-001-SEDE-2012 nos dice que un ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA es un objeto conductor a través del cual se establece una conexión directa a tierra. Aunque inmediatamente viene a nuestra mente las varillas de tierra, éste no es el único electrodo de tierra, es más, ni siquiera es el mejor electrodo de tierra que podamos utilizar. El artículo 250-52 de la NOM (y del NEC) nos dan una clara definición de los electrodos que se pueden utilizar en una instalación eléctrica (ver la figura después de las definiciones):
- Tubería metálica subterránea para agua: Si esta en contacto directo con la tierra 3.0 metros o mas, y si es eléctricamente continua.
- Acero estructural del edificio: Cuando uno de sus elementos esta en contacto directo con la tierra 3.0 metros o mas (con o sin recubrimiento de concreto), o cuando tiene contacto efectivo con tierra por medio de sus zapatas.
- Electrodo recubierto en concreto: Si consiste en al menos 6.0 metros de barras o varillas de acero, de no menos de 13 milímetros de diámetro, recubiertas con concreto de por lo menos 5 cm de espesor y sean parte de la cimentación o zapatas.
- Anillo de puesta a tierra: Si mide por lo menos 6.0 metros, si es de cobre desnudo tamaño mínimo 2 AWG y rodea al edificio o estructura.
- Electrodos de varilla y tubería: Si su longitud en contacto con la tierra es igual o mayor a 2.44 metros. Si se utiliza tubo conduit debe ser al menos de tamaño comercial 3/4″. Si se utilizan varillas de acero recubiertas de cobre deben de tener un diámetro mínimo de 16 milímetros (5/8″).
- Otros electrodos: Electrodos de placa, estructuras metálicas subterráneas locales, etc.
ELECTRODO AUXILIAR DE PUESTA A TIERRA
El término “Tierra Física” también se utiliza para describir a los electrodos auxiliares de puesta a tierra permitidos por la NOM y el NEC en el artículo 250-54.
A los equipos eléctricos que están apropiadamente aterrizados utilizando el conductor de puesta a tierra de equipo (cable verde) , se les permite instalar un electrodo auxiliar de puesta a tierra, conectado entre la carcasa del equipo y tierra. No se exige que este electrodo auxiliar de puesta a tierra se una con el restos de los electrodos de puesta a tierra, ni se exige que cumpla con algún valor de resistencia (ver la siguiente figura).
NUNCA se debe poner a tierra a un equipo eléctrico sólo por medio de un electrodo auxiliar de puesta a tierra. Hacer esto, es una violación a la NOM y el NEC, ademas de ser una situación potencialmente peligrosa para el personal.
CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPO
Otro de los usos comunes del término “Tierra Física” es para describir al conductor de puesta a tierra de equipos.
La NOM y el NEC requieren que las partes metálicas de equipo eléctrico que no son portadoras de corriente (gabinetes y tableros de distribución, carcasas de motores, charolas y canalizaciones, grúas, anuncios eléctricos, etc.) se deben aterrizar por medio del conductor de puesta a tierra de equipo. Existen dos grandes razones para aterrizar apropiadamente a los equipos eléctricos:
- Limitar las diferencias de potencial que pueden existir por eventos tales como fallas a tierra (contacto accidental entre cable de linea y la carcasa del equipo), descargas atmosféricas o electricidad estática.
- Proveer un camino de retorno de fallas a tierra de baja impedancia, para facilitar el disparo de las protecciones contra sobre-corrientes (fusible e interruptores)
El conductor de puesta a tierra de equipo se debe instalar desde la barra de tierras del equipo alimentador (tablero, centro de carga, CCM, etc.) hasta la barra o conector de tierra del equipo alimentado (carcasa de motor, luminaria, etc.).
Este conductor de puesta a tierra de equipo se debe dimensionar de acuerdo a la capacidad nominal del interruptor o fusible que alimenta al circuito, puede ser desnudo (sin forro aislante) o con forro aislante de color verde o verde con amarillo (el forro de cables calibre 4 AWG o mayores pueden ser de otro color, pero se deben marcar por medios permanentes de color verde), y deben instalarse dentro de la misma canalización o charola por donde van los cables de alimentación (fases y neutros).
CONCLUSIONES
- El término “Tierra física” no está respaldado por la norma oficial mexicana NOM-001-SEDE-2012 ni por el estándar NFPA 70 (NEC).
- Al no haber una definición exacta de “Tierra Física“, este término puede significar muchas cosas diferentes, por lo que no significa nada.
- Los ingenieros y técnicos eléctricos que diseñan, instalan o dan mantenimiento a sistemas de tierras, deben de dejar de usar el termino “Tierra Física” y empezar a utilizar terminología debidamente soportada por normas o estándares.
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