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Masa, neutro y tierra. ¿Qué tienen en común?

Con el desarrollo de los equipos electrónicos, la vía de retorno común de los circuitos se refirió como masa o neutro, sin importar si estaban eventualmente conectadas realmente a la tierra. Además los circuitos de masa común pueden tener más de un propósito, es por esto que la terminología se fue desfigurando y el significado se tornó ambiguo.

esquemaelectrico

Fig 1: Esquema de distribución eléctrica.

La distribución eléctrica en la mayoría de los países se basa en el sistema de tres conductores: fase (vivo), neutro y tierra. Básicamente significa que va a haber una diferencia de potencial entre la fase y el neutro, en específico el neutro se va a mantener constante (no necesariamente cero) y el vivo va a variar de manera senoidal (50Hz) a 220 Volts RMS.

El neutro y el vivo forman parte del circuito electrónico (figura 1) mientras que la tierra se une al neutro, y a la jabalina, en el tablero principal de distribución (puede suceder en el transformador también).

De manera genérica la masa es simplemente una vía de retorno hacia la fuente eléctrica, la corriente en un circuito siempre tiene que volver de alguna manera u otra hacia la fuente.

fallachassis

Fig 2: Esquema de falla eléctrica.

El propósito de un cable o pista de masa en un circuito es el de proveer un camino de baja impedancia de retorno hacia la fuente. En caso de que haya un problema en la aislación contra el chasis la corriente fluye por este camino y activará las protecciones necesarias (fusibles, térmicas). Esto evita la posibilidad de que el usuario sea alcanzado con alta tensión al tocar un dispositivo y ser la vía de conducción (figura 2). Por más que en algunos equipos se le llame tierra, esta medida de seguridad no tiene nada que ver con el suelo o la jabalina. De no contar con este tipo de instalación, otra medida de seguridad es la de los disyuntores. Éstos censan la diferencia de corriente entre el vivo y el neutro, y cuando es mayor a determinados miliamperios (5/10mA) se levanta la llave. La diferencia ocurre cuando parte de la corriente que sale por el vivo retorna a la fuente por otro lado que no sea el neutro, por ejemplo una persona y el suelo. No confundir con las llaves térmicas, las cuales funcionas como fusibles y a determinada cantidad de amperes se activan, evitando incendios por los posibles cortocircuitos.

En definitiva quiere decir que un problema de aislación interna del equipo no debe permitir que dos conductores con diferente tensión puedan ser tocados, aún si estos no son parte del circuito eléctrico (ej: chasis),  en cambio se debe activar alguna protección.

impedancia cable

Fig 3: Impedancia cable 3mts.

Es común pensar que el ruido de los sistemas está relacionado con la tierra, y es creencia que las conexiones mediante jabalinas son una referencia de potencial cero absoluto en cualquier punto que se conecte, solucionando los problemas (¿y el equipamiento de los aviones?). La realidad es que la resistencia (impedancia) del suelo o la tierra probablemente sea mayor en comparación a un cable. Esto no quiere decir que los cables tengan impedancia cero, es sabido que presentan una resistencia de contínua y una inductancia, en la figura 3 se observa la impedancia resultante para un cable de 3 metros y 2mm de diámetro.

Cuando en una instalación eléctrica se requiere el uso de una jabalina clavada en la tierra, su utilidad es meramente de seguridad, no tiene que ver con la eliminación de los ruidos de masa o poner en la misma referencia a los equipos. Inclusive puede suceder que las jabalinas sean causantes de introducir ruidos en vez de eliminarlos. Los rayos (descargas electroestáticas de las nubes) pueden llegar a tener una diferencia de potencial de miles de voltios con respecto a la tierra, y cuando la descarga sucede la corriente fluye por el camino de menor resistencia, lo que puede incluir estructuras, objetos o personas. Esto puede provocar incendios o electrocutar a las personas, y por ende es muy importante contar con una vía de muy baja resistencia para descargar los rayos.

Ing. Eduardo Sacerdoti

Investigación & Desarrollo – Equaphon

 

Eduardo Sacerdoti

17 Comments

  1. Señor Sacerdoti: No soy ni ingeniero, ni siquiera técnico, pero por experiencia propia he comprobado empiricamente lo que significa que una consola(mi habitual herramienta de trabajo) no este conectada a tierra. No comparto entonces la afirmación que hace ud en el post de que “Por más que en algunos equipos se le llame tierra, esta medida de seguridad no tiene nada que ver con el suelo o la jabalina”…por lo que he experimentado en carne propia si mi consola no esta conectada a tierra por su parte electrica(ya sea que por casualidad encuentre en la locación de trabajo una instalacion con tierra o conectando un cable a cualquier estructura o cañeria de metal en contacto con tierra) yo he entendido en forma empirica(no teorica) la utilidad de la nocion popular de que los equipos tienen que estar conectados a tierra por mas que a usted la parezca técnicamente erroneo. Me pareceria muy valioso que ud explicara las diferencias entre tierra electrica y tierra electronica y el por que la necesidad de switchar éstas(ground/lift – he aqui un ejemplo de que el concepto “tierra” es aceptado globalmente -) Y respecto de su comentario referido a los ruidos, no dice nada usted de la necesidad de que los chasis(groun/tierra) de los respectivos equipos de una cadena de audio deben estar conectados entre si y por que tiene esto directa injerencia en la generacion o no de ruidos. Me parece que el post deja demasiadas preguntas y pocas respuestas…

    • Hola Pablo, gracias por tu comentario. Dejame aclarar que no discrepo, ni me parece técnicamente erróneo, en que las conexiones a tierra puedan reducir algunos de los ruidos presentes en los equipos, lo que quería dejar en claro es que no es porque la tierra (el suelo o la cañería) los ‘absorba’. Además que la conexión a tierra es en principio por un tema de seguridad y no por ruido. Justamente el problema se puede generar al interconectar equipamiento que tienen diferentes tensiones de fuga en su chasis, que pueden ser generadas por campos magnéticos (transformadores, líneas de 220V) y el acoplamiento inductivo (o peor aún, líneas desbalanceadas). Al tener diferentes tensiones y estar interconectados (por los cables de audio y la ”tierra” del chasis), se genera una circulación de corriente que puede introducirse en alguna parte de los equipos a las líneas de audio (loops de masa) (http://sound.westhost.com/earth-f1.gif). Como vos mencionas, muchos equipos presentan una solución a este problema levantando su conexión a la tierra (o al chasis, o al pin 1) y así interrumpiendo la circulación de corriente. Puede suceder también que al juntar la ‘tierra’ (o chasis) de los equipos a la misma jabalina (o misma zapatilla) esta diferencia de potencial disminuya y por ende desaparezca el ruido, como entiendo que te sucede. Es de especial utilidad si la diferencia de tensión es generada por un equipamiento ajeno al audio (algún motor), y éste también es conectado a tierra, la corriente puede volver a la fuente (siempre lo hace) por una vía de menor resistencia.
      En general se le llama tierra eléctrica a la jabalina clavada en el suelo, aquí es a donde se conectan los chasis, espero que se haya entendido que su propósito es el de conducir los rayos por un camino de menor resistencia posible hacia la tierra, y que no quede un chasis electrificado que alguien pueda tocar. Por otro lado la tierra electrónica (o la masa de señal) es la parte en un circuito electrónico que sirve como referencia 0V para la señal, siendo que todos los integrados de las diferentes etapas deberían estar conectados a la misma referencia. En general ambas ”tierras” están interconectadas, aunque pueden no estarlo, o hacerlo a través de un switch (ground lift), resistencia, capacitor, diodos, etc. Es por esto que las líneas desbalanceadas son más vulnerables al ruido, su referencia 0V es el mallado del cable que muchas veces está interconectado al chasis. Si hay ruido en éste se introduce directamente en la cadena de audio.
      Espero haber aclarado un poco más sobre el tema, te pido disculpas si no fui lo suficiente claro, pero espero entiendas que este medio tiene también sus limitaciones (y aspiraciones).
      De todas maneras te vuelvo a agradecer tu comentario y me comprometo a preparar una segunda parte abordando la problemática del ruido, sólo pido un poco de paciencia.

      Saludos!

  2. Si tengo claro lo te tierra física y neutro lo que no me cuadra es porque se unen directamente en todas las acometidas de las casas no es mas seguro que tengan un tipo de protección contra los rayos por que en la calle donde vivo como hace un año cayo un rayo en un árbol que esta como a 100 metros de mi casa y quemo muchos aparatos en toda la cuadra hicimos reclamos a la empresa de electricidad pero nos dijeron que por deberse a fuerza mayor no podían responder por los daños

    • Carlos, llamemoslo así un cable o conductor que retorna de la carga a la fuente se llama neutro, y de ese conductor se saca un punto el cuál derivara con otro conductor a tierra (Me refiero a tierra física, donde realizaste tu pozo a tierra). En realidad en baja tensión (110, 220 o 230v) la corriente de falla no se va a tierra, esta retorna a la fuente es por eso que las llaves térmicas saltan para indicar que hubo una sobrecarga.

      Espero te haya podido ayudar en algo.

      Saludos desde Perú.

  3. estimado carlos solo es un comentario anteriormente a un mi amigo le sucedió lo mismo y lo que le instalamos fue un tablero principal o caja rh con un flipon o breakers de 2*60 si el servicio es 220 y hasta la fecha no ha tenido ninguna falla

  4. segun tengo entendido,hay una jablaina en el tranformador para el neutro y otra en el tablero donde se conecta el cable de proteccion, y no conectandolo directamente al neutro como en la imagen… entiendo q la circulacion de cte seria la misma pero nose si habra alguna diferencia sobre lo q digo en base a que habrian 2 jabalinas, y la cte de fuga no retornaria al trafo por el cable neutro sino que por el suelo… habria alguna diferencia importante?

  5. Sería muy interesante un dibujo o esquema que muestre donde va conectado cada cable en la ficha macho. O sea el verde/amarillo (creo que es la tierra), el celeste (el neutro) y el marron (masa). Mi pregunta es donde va conectado cada uno de estos cables en la ficha (por favor dibujo o foto)

    • Hola Eduardo, si estás hablando de la ficha de alimentación eléctrica del equipo (110/220V) están quedan conformadas por: vivo, neutro y tierra. La norma argentina IRAM establece colores y tipo de fichas a utilizar. Para las fases se utiliza Marrón (R), Negro (S) y Rojo (T). Para el Neutro se utiliza el Celeste (N), y para la Tierra el Verde o Verde/Amarillo (indicado con símbolo). En general las fichas vienen con algún tipo de indicación.
      esquema 220v
      ficha
      fiaab

  6. “””segun tengo entendido,hay una jablaina en el tranformador para el neutro y otra en el tablero donde se conecta el cable de proteccion, y no conectandolo directamente al neutro como en la imagen… entiendo q la circulacion de cte seria la misma pero nose si habra alguna diferencia sobre lo q digo en base a que habrian 2 jabalinas, y la cte de fuga no retornaria al trafo por el cable neutro sino que por el suelo… habria alguna diferencia importante?”””

    El que retorna por “suelo” tierra es un esquema TT.
    El que mostraron anteriormente es un TN-C primeramente y luago al clavar la jabalina se tranforma en un TN-s.
    Para instalación domiciliaria en argentina según AEA y res 900 debemos utilizar esquema TT, jabalina en centro de estrella de trafo + jabalina en domicilio

  7. Hola yo soy de mexico, hace unos días una persona de comisión federal de electricidad (empresa que me suministra la electricidad) fue a checarme el contador y al momento de quitarlo se dio cuenta que hay un falso, que con solo tocar una parte que estaba muy caliente se dio cuenta y me explico algo así de que tendría que ver muy probablemente con el NEUTRO, la verdad me explico bien pero yo ya no recuerdo ni entiendo lo que me dijo, alguno de ustedes me podría desir a que se refería esta persona? y si es muy grave que no resuelva este problema? A por sierto se me funden muy seguido los focos en mi casa y tengo entendido que tiene que ver con eso.

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