12 Jun Los hechos y mitos de la puesta a tierra aislada – Parte 1
Publicado a las 11:23hin Puesta a tierra/unión por tierra
General
No es raro entrar en un centro de datos o sala de comunicaciones y ver una toma de corriente naranja montada en la pared. Pregúntele a cualquiera qué es eso y generalmente obtendrá una respuesta como «ese es nuestro poder de emergencia» o «ese es nuestro suelo sin ruido». Sin embargo, es igual de común que esa persona se encoga de hombros cuando se le pregunta por qué tiene uno. Hasta el día de hoy, encuentro que muchos de los centros de datos y el personal de comunicaciones no saben que los estándares de telecomunicaciones fruncen el ceño use…in de hecho, Building Industry Consulting Services International (BICSI) instruye específicamente a un diseñador de distribución de comunicaciones que se mantenga alejado de dichos esquemas de cableado en sus manuales de referencia.
¿Por qué la puesta a tierra aislada (IG) es una preocupación? ¿Dónde se originó? ¿Y hay algo de verdad en que un sistema IG ayude a los problemas de ruido?
Este artículo de blog de dos partes aborda estas preguntas y otras, para que el lector pueda ser educado sobre su uso y, en cierta medida, estar prevenido si ya están empleados en el sitio. La primera parte de este artículo se centrará en el ruido eléctrico y la necesidad teórica de IG, así como los requisitos de instalación y las violaciones de seguridad que podrían surgir con los métodos de cableado deficientes del sistema IG. La segunda parte del artículo se centrará en los problemas técnicos con IG y la medición rápida y fácil para determinar si IG es un problema para usted en su sitio.
¿Por dónde empezar?
Un sistema de puesta a tierra aislada (IG) a menudo se especifica cuando existe una preocupación con respecto al ruido eléctrico en el sistema de puesta a tierra del equipo que causa problemas operativos para el equipo electrónico. Al incorporar un sistema IG en lugar de un sistema de conexión a tierra sólida (SG), uno se inclinaría a pensar que se ha hecho algo para solucionar problemas potenciales. Desafortunadamente, incluso los sistemas IG correctamente instalados crean problemas operativos significativos, incluso si se instalan de acuerdo con los requisitos del Código Eléctrico Nacional y las prácticas recomendadas por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). Para entender cómo instalar sistemas IG, y si realmente funcionan o no, necesitamos entender el razonamiento para especificar un sistema de este tipo. Esto requiere una mirada cercana a la causa y el efecto del ‘ruido eléctrico’
¿Qué es el ‘Ruido eléctrico’?
Ruido eléctrico es un término general utilizado por profesionales y profanos por igual para describir un evento que interrumpe el funcionamiento de los equipos electrónicos. El término correcto para ello, sin embargo, es voltaje de modo común. El voltaje de modo común es una señal no deseada que ocurre entre los conductores del circuito y la tierra que puede imitar las señales deseadas entre dispositivos, a menudo a intervalos incorrectos. Específicamente, el voltaje de modo común entre neutro y tierra es de suma preocupación para los diseñadores de fuentes de alimentación. Esto se debe a que hay una falta de filtrado entre estos dos puntos dentro de la fuente de alimentación del equipo. Como resultado, una perturbación que se genera en el lado de ca de la fuente de alimentación (es decir, el sistema de conexión a tierra de ca) es común al lado de cc (conocido como tierra del chasis), de ahí el término modo común.
Fuentes de voltaje de modo común
Casi todos los equipos, con la excepción de la iluminación incandescente, son una fuente de voltaje de modo común. Cualquier dispositivo que contenga motores acoplará corrientes de modo común al conductor de puesta a tierra del equipo. Estos incluyen máquinas expendedoras, fotocopiadoras, impresoras láser, unidades de refrigeración, UPS, etc.
Los estudios también han demostrado que las conexiones sueltas en la puesta a tierra del equipo o los conductores neutros que están sujetos a vibraciones mecánicas también pueden causar ruido eléctrico de nivel medio o podrían agravar el problema cuando existe un voltaje de modo común existente. Otras fuentes pueden inducir un voltaje en el circuito de puesta a tierra a través de interferencia electromagnética (EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI). Antenas de radio / TV, detectores de movimiento, radios bidireccionales, teléfonos celulares, buscapersonas e iluminación fluorescente provocan este tipo de perturbaciones.
Independientemente de la fuente de la perturbación, el Estándar (IEEE) 1100 (Libro Esmeralda) acepta que cualquier voltaje mayor de 1 voltio entre neutro y tierra en la entrada al equipo electrónico probablemente causará un mal funcionamiento del equipo.
¿Cómo Afecta a los Equipos?
Los equipos electrónicos se comunican internamente y con otros dispositivos a través de un pulso digital que se conoce como un bit o una cadena de bits conocidos como bytes. Un bit típico, que se muestra en el Dibujo 1, se asemeja al de un pulso de onda cuadrada, aunque, siendo realistas, la forma de onda es menos lineal de lo que se representa a menudo. La amplitud de este pulso varía con el diseño y la aplicación del equipo. Por lo general, la lógica transistor-transistor (TTL) y la lógica de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) funcionan a 5 voltios. Cuando el pulso está activo, se dice que está en estado Lógico 1, o alto. Cuando el pulso no está activo, se conoce como Lógica 0, o un estado bajo.
En el borde anterior y posterior del pulso hay puntos de transición. Aquí, por un corto tiempo, el pulso no está en lógica 1 o lógica 0. Si se produce una tensión aleatoria de modo común entre la tierra del equipo neutro y de ca al mismo tiempo que se producen los puntos de transición, es posible que la señal prevista se invierta. Como resultado, hay un bit menos en el flujo de información que viaja a los circuitos dentro del dispositivo o a un dispositivo externo. Cuando esto ocurre, los circuitos internos no funcionarán como resultado de un error de paridad en la estructura de bits, lo que provocará un mal funcionamiento del equipo.
La caja de Pandora
En 1980, con la presentación de sus productos de procesamiento de datos de alta velocidad, un fabricante de equipos de renombre comenzó a especificar un diseño de puesta a tierra único llamado tierra aislada. La intención era requerir que un conductor de puesta a tierra de equipo aislado se dirigiera al terminal de puesta a tierra de los receptáculos IG naranjas, que están diseñados para separar el terminal de puesta a tierra para equipos conectados a cable de la correa de montaje de la salida en sí. Por lo tanto, se instalan DOS terrenos de equipo (y, por lo tanto, se deben mantener). El objetivo del sistema IG era extender la referencia de cero voltios (creada por el enlace a tierra del equipo neutro en la entrada de servicio eléctrico) a la entrada de tierra neutral en la ubicación del equipo. La intención deseada (y compatible con NEC) del IG debe parecerse al dibujo 2, a continuación.
En los años siguientes, otros fabricantes de equipos especificaron el mismo tipo de sistema de puesta a tierra. Desafortunadamente, la mayoría de los fabricantes de equipos fueron laxos en los requisitos exactos de una instalación de IG. Algunos electricistas tuvieron que confiar en su propia interpretación de cómo debía instalarse. Para empeorar las cosas, el Código Eléctrico Nacional y el IEEE no tenían requisitos para la instalación de dicho sistema de puesta a tierra. Como resultado, muchos sitios experimentaron serios problemas de seguridad y rendimiento del equipo debido a la instalación incorrecta del circuito IG. De hecho, muchos de los sistemas que aún se utilizan en la actualidad son posibles riesgos de seguridad (descargas eléctricas e incendios), rayos y riesgos operativos.
La NFPA Se involucra
En 1981, una compañía en Chicago, IL, experimentó daños considerables por incendio que se atribuyeron directamente a una falla a tierra en un sistema IG instalado incorrectamente, donde la instalación física impidió que permitiera que la corriente suficiente activara el interruptor. A continuación se puede ver un diagrama básico de este tipo de cableado inadecuado, donde se utiliza una varilla de tierra accionada por separado para hacer referencia al bus de puesta a tierra del equipo aislado en un subpanel.
En 1984, en respuesta a este y otros incidentes, los autores del Código Eléctrico Nacional proporcionaron requisitos de instalación para un conductor de puesta a tierra de equipo aislado.
En la versión de 2002 del NEC®, la Sección 250.146 (d) proporciona los requisitos de instalación del sistema IG, sin embargo, no guía al instalador sobre si su uso es beneficioso o no. En resumen, el Código requiere que un conductor de puesta a tierra de equipo aislado (tamaño mínimo según la Tabla 250-122) se ejecute con los conductores de circuito desde el terminal de tierra del equipo en el receptáculo hasta el terminal de puesta a tierra del equipo en el sistema o servicio derivado. Por motivos de seguridad, es importante tener en cuenta que el conductor de puesta a tierra del equipo IG no puede funcionar en su propio conducto ni fuera del circuito de derivación o conducto de alimentación. Además, el conductor de puesta a tierra del equipo IG no se puede terminar en una varilla de tierra solitaria.
Para fines de rendimiento del equipo, el IEEE recomienda que el conductor IG y los conductores de circuito estén contenidos en un conducto metálico para proteger contra la radiación EMI/RFI. También recomiendan que se proporcione un conductor de conexión a tierra caliente, neutro y de equipo separado para cada circuito de derivación individual. Sin embargo, esta práctica de cableado recomendada por IEEE es vista como prohibitiva por la mayoría de los contratistas eléctricos y rara vez se encuentra en el campo. Pero incluso si se siguen las prácticas de diseño requeridas y recomendadas, uno debe preguntar….
¿Funciona realmente un sistema IG?
La respuesta corta a esta pregunta es «NO». Y, no solo no funciona, los estudios han demostrado que puede introducir problemas donde no los esperarías. En algunos casos, se sabe que los sistemas IG empeoran los problemas de voltaje de modo común!o, en casos extremos, crean voltaje de modo común donde no debería existir.
Hay muchas razones por las que el sistema IG es ineficaz. Pero, en general, considere el hecho de que cada sitio es único. Como tal, la compatibilidad electromagnética (EMC) entre dispositivos, y mucho menos cada circuito de derivación, puede cambiar drásticamente. Por esta razón, las variables que causan, previenen y amplifican las perturbaciones del ruido eléctrico son igualmente dinámicas. En nuestra próxima instalación, abordaremos los problemas técnicos que impiden que IG nos ayude. Y, si ya lo está usando, discutiremos cómo puede probarlo para ver si le está causando un problema all ¿todo con un VOM común y corriente?
