El diseño correcto de la puesta a tierra y el apantallamiento es esencial tanto para la seguridad del personal como para la fiabilidad de su instalación. En los entornos modernos, repletos de electrónica de potencia y sistemas de control sensibles, ya no basta con la tradicional "mirada de 50 Hz" a la puesta a tierra. Los errores en la puesta a tierra o un apantallamiento incorrecto provocan directamente EMI (interferencias electromagnéticas), fallos inexplicables de las máquinas e incluso daños físicos en rodamientos y componentes.
En esta página puede leer cómo aplicar correctamente la toma de tierra y el apantallamiento, cómo reconocer errores comunes como los bucles de masa y qué medidas tomar para garantizar la compatibilidad electromagnética(CEM) de su instalación.
¿Tiene poco tiempo? Estos son los puntos clave que debe conocer sobre la puesta a tierra y el apantallamiento:
Seguridad y funcionalidad: La puesta a tierra tiene dos finalidades: protección contra descargas eléctricas (tierra de seguridad) y eliminación de fallos (tierra funcional).
Base CEM: Una buena puesta a tierra y apantallamiento, junto con la compensación de potencial, constituyen la base de la compatibilidad electromagnética (CEM). Sin esta base, los filtros u otras soluciones no funcionan de forma óptima.
Comportamiento de alta frecuencia: las averías modernas suelen ser de alta frecuencia. Una conexión a tierra que mide bien con un multímetro (baja resistencia) puede ser una conexión abierta para altas frecuencias.
El eslabón más débil: la mayoría de los problemas surgen al final. Un costoso cable apantallado conectado incorrectamente (por ejemplo, mediante un "pigtail") pierde sus prestaciones.
Esta información está específicamente preparada para los profesionales responsables de instalaciones eléctricas críticas:
¿Trabaja con variadores de velocidad, iluminación LED, controles PLC o equipos de medición sensibles? Entonces la calidad de su puesta a tierra y apantallamiento afecta directamente a su fiabilidad operativa.
Para resolver problemas, hay que mantener la pureza de los términos. En la práctica, estos términos suelen utilizarse indistintamente, pero tienen funciones distintas.
Conexión a tierra.
Tierra de seguridad (PE): Destinada a disipar la corriente en caso de fallo (cortocircuito) para que se dispare el dispositivo de protección. Es de baja frecuencia (50 Hz) y se centra en la seguridad de las personas.
Tierra funcional: destinada a garantizar el funcionamiento sin fallos de la instalación. Actúa como punto de referencia para las tensiones de señal y disipa las corrientes de alta frecuencia.
Conexión de todas las partes conductoras (armarios, líneas, estructuras) para evitar diferencias de tensión.
Comparación: Piense en esto como en un barco. Si todos están en el mismo nivel, nadie se cae, aunque el barco (el nivel de tensión) suba y baje con las olas.
Envolver los cables o equipos en material conductor (como una trenza o lámina de cobre). Esto funciona en ambos sentidos: impide que un cable irradie interferencias a su entorno y evita que el cable capte interferencias del exterior (principio de la jaula de Faraday).
Nuance - Baja frecuencia frente a alta frecuencia: un cable amarillo-verde está bien para la tierra de seguridad (50 Hz). Pero para las perturbaciones de alta frecuencia (rango kHz/MHz, procedentes de la electrónica de conmutación), un cable redondo tiene una impedancia demasiado alta. Las corrientes de alta frecuencia fluyen por el exterior del conductor (efecto piel). Por eso, para la tierra funcional preferimos utilizar hilos planos, que tienen una superficie mayor.
Una toma de tierra o un apantallamiento deficientes rara vez son visibles de inmediato, pero sus consecuencias sí lo son. A menudo se señala injustamente al software o a los componentes, cuando la causa está en el cableado.
Síntomas típicos en la práctica:
Impacto en la organización: El impacto va más allá de un fallo técnico. Provoca paradas inesperadas de la producción, pérdida de datos y situaciones de inseguridad para los técnicos. Además, los fabricantes pueden rechazar la garantía si se descubre que no se han respetado las normas de instalación CEM.
Una empresa de fabricación de alimentos sufría paradas aleatorias de una línea de envasado. El PLC daba varios mensajes de error, pero tras un reinicio, todo volvía a funcionar bien durante horas. Sustituir los sensores y la placa del PLC no solucionó nada.
El análisis: Los ingenieros de HyTEPS realizaron mediciones de la compensación de potencial y las corrientes a través del apantallamiento. El accionamiento de frecuencia variable (VFD) del motor principal estaba conectado con un cable apantallado, pero el apantallamiento no estaba correctamente conectado en todo su perímetro (360 grados) en el lado del motor, sino trenzado formando una larga "coleta".
Conclusión: El "pig-tail" creaba una alta impedancia para las perturbaciones de alta frecuencia generadas por el inversor. Las interferencias no podían disiparse a través del apantallamiento y buscaban otro camino: a través de los cables de los sensores que estaban en el mismo conducto. Esto perturbaba la señal de 0-10V al PLC.
La solución: los prensaestopas se sustituyeron por prensaestopas CEM en los que la pantalla hace contacto con la envolvente en todo su perímetro. Los fallos desaparecieron inmediatamente y no volvieron a producirse.
Mejorar la puesta a tierra y el apantallamiento requiere una combinación de diseño correcto, uso adecuado de materiales y artesanía durante la instalación.
Utilice el sistema adecuado (TN-S)
En las instalaciones modernas, la norma es un sistema TN-S (en el que Cero y Tierra están estrictamente separados del transformador). En los antiguos sistemas TN-C, Cero y Tierra están combinados (conductor PEN). Esto garantiza que las corrientes de retorno también puedan fluir a través de los armarios de los equipos, lo que es desastroso para la compatibilidad electromagnética.
Crear una red mallada de puesta a tierra (MESH)
Antes trabajábamos con una estructura de árbol (estrella). Para las corrientes de alta frecuencia, funciona mucho mejor una estructura mallada (MESH). Se trata de conectar entre sí el mayor número posible de piezas metálicas para reducir la impedancia.
Conexión correcta del apantallamiento
Separación de cables
Mantenga los cables de alimentación (que causan interferencias) separados físicamente de los cables de señal (que son sensibles). Utilice preferiblemente bandejas metálicas para cables con un separador.
Incluso los instaladores experimentados cometen errores involuntarios en este ámbito, a menudo porque la formación se centró en la seguridad de 50 Hz y no en la CEM de alta frecuencia.
¿Sospecha que hay un problema de puesta a tierra o apantallamiento? Siga estos pasos:
Las comprobaciones básicas a menudo las puede realizar uno mismo. Sin embargo, los problemas de CEM son complejos y a menudo invisibles sin equipos sofisticados. Recurra a un especialista cuando:
Nuestros ingenieros no sólo analizan las normas de su instalación, sino que estudian la física real que hay detrás del fallo.
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Los síntomas suelen ser sutiles hasta que las cosas van mal. Preste atención a fallos inexplicables de las máquinas, luces parpadeantes, cables que se calientan o transformadores que zumban. Además, si los componentes electrónicos (PLC, controladores) fallan antes de lo que indica su vida útil, lo más probable es que la calidad de la energía sea insuficiente. Una medición de la calidad de la energía proporciona la respuesta.
Esto es posible siempre que se disponga de un analizador de calidad eléctrica de alta calidad (según la norma IEC 61000-4-30 Clase A) y de los conocimientos necesarios para interpretar los datos. Recopilar datos es fácil; analizar la correlación entre eventos, armónicos y sus procesos empresariales específicos requiere conocimientos de ingeniería especializados. Estaremos encantados de ayudarle en el análisis.
No por definición. La norma NEN-EN 50160 describe los requisitos mínimos de tensión en el punto de transferencia del operador de red. Sin embargo, los equipos modernos pueden ser más sensibles y funcionar mal aunque la tensión esté dentro de esta norma. Por tanto, nosotros vamos más allá de la norma: nos fijamos en la compatibilidad entre el suministro eléctrico y la carga conectada.
Tranquilidad, seguridad y conocimiento. Obtendrá un diagnóstico claro de la "salud" de su instalación eléctrica. Localizamos la causa de los fallos, lo que le permite evitar paradas imprevistas y reducir el riesgo de incendios o pérdidas innecesarias de energía. Recibirá un informe de asesoramiento concreto con puntos prácticos de mejora.
No, es un concepto erróneo. Un filtro es una herramienta potente, pero no la panacea. A veces, la solución pasa por cambiar la configuración de los transformadores, redistribuir las cargas o ajustar el cableado. HyTEPS siempre recomienda un análisis y una simulación exhaustivos antes de recomendar hardware, para evitar inversiones innecesarias.
Sí, de forma significativa. Los inversores de paneles solares y los controladores de iluminación LED son cargas no lineales que provocan armónicos y a veces supraarmónicos. Esto puede provocar interferencias con otros equipos o sobrecargar el conductor neutro. A la hora de renovar o conservar, es esencial realizar una comprobación de la calidad eléctrica para garantizar la fiabilidad del funcionamiento.
Llamamos a este fenómeno "disparos molestos". A menudo, la causa no es la cantidad total de corriente, sino la distorsión de la corriente (armónicos) o las corrientes de pico cortas que su equipo de medición pasa por alto. Esta contaminación puede sobrecalentar las protecciones térmicas o confundir las protecciones electrónicas, provocando su desconexión errónea. Una medición especializada puede averiguar exactamente por qué reacciona una protección.
Para obtener una imagen fiable, solemos medir al menos entre una y dos semanas. Esto es necesario para captar un ciclo de trabajo completo, incluidos los fines de semana y los picos de carga. En caso de averías graves específicas, también podemos realizar mediciones a corto plazo o emplear el "registro continuo de forma de onda" para captar transitorios.
Su instalador es un experto en instalación y mantenimiento (el "médico de cabecera"). HyTEPS es el especialista (el "médico de la calidad eléctrica"). Disponemos de equipos de medición avanzados, software de simulación y profundos conocimientos de ingeniería eléctrica teórica y normativa. A menudo colaboramos con los instaladores para resolver enigmas complejos que escapan a los conocimientos habituales.
Tras la medición, recibirá un informe con conclusiones en un lenguaje comprensible, así como detalles técnicos. Si es necesario, simulamos las posibles soluciones en nuestro software. Así sabrá exactamente cuál será el efecto de una medida de antemano. A continuación, supervisamos la aplicación y verificamos el resultado con una medición de seguimiento.
No lo dude en caso de averías inexplicables. Hable con un ingeniero de HyTEPS sobre su situación o solicite un estudio de calidad eléctrica. Le ayudaremos a encontrar la causa y a restablecer la fiabilidad operativa.
HyTEPS
Beemdstraat 3
5653 MA Eindhoven
