martes, 29 de enero de 2013

La importancia de la "toma de tierra" o "derivación a masa".

                    (P) Hugo Napoli, 2013                    

En este artículo se tratará de explicar qué es la toma de tierra y por qué es tan importante.

1. Haciendo un abordaje inmediato del tema, comenzaremos por su grado de importancia.

El grado de importancia puede medirse según 2 parámetros.

En el primer caso, se trata de aparatos electrónicos que trabajan con bajos voltajes (o con poca "potencia"), en donde la toma a tierra es importante para prevenir daños en los mismos. Tal es el caso de los equipos médicos y los ordenadores, por ejemplo.

En el segundo caso, se incluye la maquinaria eléctrica de cualquier índole que presenta zonas, secciones o lugares no protegidos (no aislados), en los cuales el contacto directo con los seres vivos podría llegar a darse y generarse así situaciones indeseables como la recepción de choques eléctricos o "patadas". En este caso podríamos estar hablando de motores de talleres de carpintería o herrería que funcionan conectados directamente a la red eléctrica (comúnmente se trata de voltajes entre los 110 y los 240 Voltios), maquinaria "pesada" (utilizada en el área de la construcción, por ejemplo) funcionando con electricidad trifásica (generalmente se trata de voltajes entre 220 y 400 Voltios), etc.
Para tener una aproximación mayor al daño que una toma de tierra inexistente, mal instalada o en condiciones defectuosas puede llegar a realizar, pensemos que el cuerpo humano, en su interior, no puede resistir más que microvoltajes. En su exterior, el órgano del cuerpo que se encarga de protegernos en cuanto a esto, es la piel, que cuanto más curtida esté (palmas de las manos y plantas de los pies, por ejemplo), mayor resistencia presentará al contacto con la electricidad.

Podría decirse que el ordenador puede tratarse como un híbrido, según nuestros iniciales parámetros.

Estando en contacto con una computadora, podemos sufrir descargas eléctricas en nuestro propio cuerpo si el computador no está conectado debidamente a una toma de tierra, y también pueden dañarse sus componentes internos (y en ocasiones extremas, hasta sus periféricos) tras una tormenta eléctrica o si se producen fallos en cuanto a la alimentación energética del mismo.
También corren riesgos los animales que puedan estar en contacto indirecto con las computadoras, como por ejemplo los perros o gatos que convivan con nosotros.

Aquí hay un artículo del "United States Department of Labor", que aclara en gran medida todo lo que aquí estamos comentando. Vale la pena leerlo, es breve. Este es el enlace: http://www.osha.gov/SLTC/etools/construction_sp/electrical_incidents/eleccurrent.html

2. Estructura de una toma de tierra.

La toma de tierra o "derivación a masa", está compuesta por un cable que enlaza enchufe con enchufe o tomacorriente con tomacorriente, y deriva en un punto de conexión con la jabalina o "pica de tierra" (1) que hará el resto del trabajo.

(1) La jabalina es un electrodo -generalmente de cobre- (caño) que va enterrado generalmente cerca de la casa, en su exterior. En ella desembocan todos los cables de conexión a tierra de los hogares, en el caso de los edificios, o el cable de un solo hogar, en el caso de las casas de familia convencionales.






La toma de tierra de los enchufes deben están interconectadas, es decir, el cable de tierra debe recorrerlos a todos -sin excepción- y este mismo cable debe desembocar, finalmente, en la jabalina.

Observemos los puntos de contacto a tierra en los enchufes convencionales de hoy en día, y la forma en que ellos se conectan entre sí. Los círculos verdes indican el conector que enlaza la toma de tierra del aparato (heladera, aspiradora, computadora) con la línea de tierra de la instalación eléctrica existente.





Todos estos conectores deben estar interconectados para que la seguridad sea efectiva.
El riesgo que se corre es el de creer que como los tomacorrientes tienen 3 agujeritos, la instalación tiene toma a tierra.
Nada más ingenuo: los conectores, por dentro, pueden no poseer cable de tierra, o bien, pueden estar interconectados pero no llegar a la jabalina... o puede no haber jabalina...

3. Primer paso: revisa si la instalación eléctrica de tu hogar posee conexiones para todos los tomacorrientes.

Lo primero que debería hacerse, es observar que todos los tomacorrientes de la casa tengan conector de tierra (ver imágenes de arriba). Para ello basta solamente con observar "a ojo" qué tipo de enchufes posee la instalación. Si hay uno -sólo uno- que no cumpla con este requisito, es conveniente reemplazarlo de inmediato. Aquí tienes una muestra del tipo de enchufe que no es bueno tener en la instalación:


Clásico tomacorriente de porcelana, ya en desuso (la imagen ha sido rotada y recortada). Obsérvese que a izquierda y derecha no hay conectores, sino agujeros para introducir tornillos de sujeción.

Otro tomacorriente sin conector de tierra.

Una vez sorteado este obstáculo, habrá que comprobar que, al menos a la vista, existe un cable que une a todos los tomacorrientes: el cable de tierra. Para ello deberás desarmar cada tomacorriente (quitándole los tornillos y las placas frontales, si es que las poseen) y mirar por detrás de cada uno de los mismos.
Es conveniente cortar el suministro eléctrico general antes de realizar esta tarea.

En instalaciones viejas, este "cable" suele ser un alambre "pelado". Esto no es seguro y ya no está permitido en la mayoría de los países, pero aún así, este alambre pelado puede que siga coexistiendo con nosotros. Mejor alambre pelado que nada, ¿no es así?

Si la instalación no es tan obsoleta, es altamente probable que posea alambre revestido (alambre forrado) para la conexión a tierra.
Es posible que sea de color verde, amarillo, o verde con franjas amarillas, o al revés.

Y si la misma es de las últimas, ya no será un alambre forrado el "cable" de tierra, sino un cable en sí. La diferencia entre el cable y el alambre es que el primero está compuesto de varios hilos de alambre del grosor de un cabello, embutidos en un forro plástico, y el segundo es, de hecho, un solo alambre más o menos grueso, forrado. El color del forro es idéntico al descrito apenas arriba.

4. Midamos la toma a tierra con una herramienta convencional: el multímetro o tester.

La herramienta que debería utilizarse para estos casos no es ésta precisamente, sino un telurímetro, pero, puesto que este aparato resulta tan raro como difícil de conseguir en una casa de familia convencional, trataremos de hacernos de un tester, ya que pueden conseguirse por muy poco dinero o pidiéndoselo prestado a algún electricista o técnico de computadoras de confianza.
Una vez conseguido el tester, lo colocaremos en posición de corriente alterna, y a su vez en su valor más alto (generalmente entre 750 y 1000 Voltios. Esto es importantísimo, porque de otro modo, al conectarlo como explicaré más abajo, seguramente haremos volar el pobre tester por los aires mientras presenciamos atónitos nuestra pequeña fiesta privada de fuegos artificiales...

Antes de continuar, deberemos tener en cuenta algunos conceptos de importancia.

Hemos visto que los tomacorrientes deben poseer tres conectores: dos para la "energía" y uno para la tierra.
El conector de tierra siempre es el del medio (tomacorrientes tipo "tres en línea"), o bien está separado (tomacorrientes SchuKo).

A uno de los dos "polos" lo llamaremos "fase".
Al otro, "neutro".
Y al restante, "tierra".


Bien. Ya estamos preparados para efectuar las mediciones con el tester.

Para efectuar la medición, tomaremos un tomacorriente cualquiera de la casa e introduciremos una de las clavijas del tester en fase y la otra en neutro. Por tonto que parezca, hay que aclarar que ya en este punto la llave general tiene que estar encendida y el tester en posición "corriente alterna" y en escala superior o igual a 750 Voltios.

a) El valor que puede leerse en el tester al medir fase-neutro, será el valor del voltaje entregado por la compañía de suministro eléctrico. En Uruguay, es UTE, y debería entregar 220 Voltios, casi invariables.
Rara vez esto es así.
Los hogares uruguayos reciben "más o menos" unos 220 Voltios, "más o menos estables".
¿Quieren una prueba de lo que digo?
En este momento, miércoles 30 de enero de 2013, 01:43 A.M., he medido el voltaje en uno de mis tomacorrientes durante unos 30 segundos, y los valores arrojados son los siguientes:

Valor mínimo: 227 V
Valor máximo: 234 V
Valor promedio: 230,5 V

Las mediciones han sido efectuadas con mi propio tester, el cual está calibrado y con la batería en buen estado. Es un YDM 830D, digital, como el que se ve en la imagen.




De los valores abtenidos en nuestra primera medición no diremos nada, puesto que lo que queremos es medir la conexión de tierra, no la exactitud en el voltaje suministrado por UTE. Pero es una buena prueba a realizar para perder el miedo a este instrumento de medición :)

No obstante, habrá que recordar este promedio de 230,5 Voltios, porque es una referencia a la cual necesitaremos recurrir en breves instantes.

b) Debemos medir, a continuación, fase-tierra.
El valor que arrojará el tester, si nos guiamos por nuestra intuición, no será exacto.
Pero al menos deberá ser muy similar a los 230,5 Voltios de la medición fase-neutro.
En mi caso, son... 231 Voltios... ¡Exactos!
Medidos durante más de 1 minuto y siguen invariables.

c) Ahora vayamos por la medición que falta. ¿Adivinas? ¿Neutro-tierra? ¡Seguro!
El valor medido durante más de 1 minuto retorna 29, 30, 31 y 32 Voltios, por lo cual, puede asumirse que la inestabilidad en las cifras de la primera medición, y de esta última, se deben al neutro. ¿Está bien el razonamiento?

Y esta última medición es la que realmente cuenta, porque este valor (neutro-tierra) debe ser muy cercano a cero. En lugares destinados a maquinaria de precisión -en donde se ubican las computadoras- este valor debe ser cercano a 1 Voltio, siendo ideal 0V.
¡1 Voltio, cuando en mi casa existe una tensión entre 29 y 32 veces mayor!
Ok, me tranquiliza el hecho de vivir en una casa de familia y no en una sala de cuidado intensivo...
De todos modos, el valor que parece ser tolerable en los hogares, es de hasta unos 5 Voltios.
Mi problema ya no es 32 veces mayor, sino 6 o 7. Ya no está tan mal... ¿O sí?

Este valor, por otra parte, es relativo a UTE, a la instalación existente en nuestro hogar, y a los artefactos que tengamos conectados en el momento de realizar las mediciones. Así que poco podremos hacer para mejorarlo. Tomemos estos 30 Voltios como el límite máximo aceptable así me quedo tranquilo ;)

5. ¿Pero este no es un blog de Informática? ¿A qué viene tanta cháchara de tecnología y electricidad?
Pues bien, ahora que sabemos todo esto, mira cómo redondeamos el tema: seguridad en el hardware.
Cuando se desata una tormenta eléctrica, las eventuales descargas naturales (rayos, relámpagos) viajan por los cables de transporte de la energía eléctrica y por los cables de telecomunicaciones, además de viajar por el aire cuando éste está humedecido.
La función de la conexión a tierra en un hogar, es derivar esas micro o macrodescargas que llegan accidentalmente, hacia la tierra, en lugar de permitir que las corrientes inesperadas terminen su recorrido en la placa madre de nuestra computadora o en la punta de nuestros dedos.

Si no poseemos una instalación de tierra saludable, las descargas eléctricas naturales, así como las producidas por nuestros electrodomésticos tras un mal funcionamiento que nunca es posible prever con exactitud, terminarán, en algún momento, afectando a algún ser vivo, en mayor o menor medida, o a algún aparato eléctrico existente en nuestra vivienda.

Tomando en cuenta el ejemplo del ordenador que utilizamos a diario, piensa que si lo tienes conectado a tierra, lo protegerás en gran medida de las descargas dañinas, al tiempo que estarás protegiéndote a tí de lo mismo.

Para que todo esto no sea en vano, recuerda que todos los aparatos eléctricos deben estar conectados a tierra, salvo aquéllos que por expresa voluntad del fabricante, esta regla no deba cumplirse en sentido estricto.
Los secadores de pelo de mano, los relojes digitales eléctricos, los equipos de radio sencillos y pequeños, los cortapelos, cortabarbas, afeitadoras, depiladoras y algún que otro aparatejo más de sencillo funcionamiento y pequeño tamaño y consumo, frecuentemente no poseen enchufes de tres patas, sino de 2, por ejemplo.
Esto quiere decir que se alimentan de fase y neutro, y se desecha la tierra, porque el fabricante asume que el riesgo de choque eléctrico para el ser humano es del 0%.

Volviendo al tema computacional, diremos que todos los periféricos que estén conectados al ordenador, deben estar conectados correctamente a tierra, salvo aquéllos en los cuales el fabricante del mismo haya dispuesto lo contrario.

Hay, no obstante, un elemento que escapa a estas excepciones, peligrosamente: el módem.
El módem, normalmente, es un dispositivo que tiene controlada la entrada de voltaje que lo alimenta, pero no la entrada y salida de voltaje de su canal de datos.
Habrás visto que el módem se conecta a la red electrica, y también al ordenador, como la impresora y el escáner, por ejemplo.
La diferencia entre uno y otros, es que, mientras la conexión periférico-ordenador está controlada en casi todos ellos, en el módem no, precisamente.
La conexión de red del módem, depende de la instalación telefónica externa a nuestro hogar, no de la red eléctrica (UTE).
En nuestro caso, las telecomunicaciones le corresponden a ANTEL y sus instalaciones, o a la compañía que preste el servicio telefónico de cualquier país.

Por lo tanto... ¿qué podemos hacer para evitar que, aún comprobando que nuestra instalación eléctrica hogareña y su toma de tierra funcionan correctamente, no se nos "meta" una descarga por el cable del teléfono y nos termine arruinando la placa madre, la tarjeta de red, las memorias del ordenador, la tarjeta de vídeo o, en síntesis, toda la computadora?
Es sencillo: desconectar la línea telefónica del módem durante las tormentas fuertes.

Espero que este trabajo te haya sido útil. No encontrarás otro igual en ningún lugar, puesto que es original y me pertenece su autoría, al igual que todos los trabajos de mis blogs que están encabezados con la barra azul que indica el año en el cual fue redactado el artículo, así como su autor responsable.
Puedes incluírlo en tu blog, página web, trabajo de cualquier tipo, etc., pero no está permitida su utilización en entornos comerciales. Y no olvides mencionar al autor, siempre que cites un texto cualquiera, así ese texto lo haya escrito un viejo que dobló por la esquina. En ese caso, tu cita deberá referirse al viejo que dobló la esquina, ¿ok? Que tengas una excelente jornada ;)

2 comentarios:

  1. Respuestas
    1. Entonces cuando enseñe tecnología dejaré apuntes de Access, jaja :)
      Gracias por pasar y comentar.

      Eliminar