Conexión a tierra de fuentes de alimentación de CC

¿Hay que conectar una fuente de alimentación de CC a tierra o no? La respuesta no es un sí o un no. Este artículo analiza las ventajas e inconvenientes de conectar a tierra las fuentes de alimentación de CC

Las fuentes de alimentación de CC son un componente común -quizás casi garantizado- de un sistema de control, especialmente de uno que contenga un controlador digital. Una cuestión que se discute a menudo en los sistemas de alimentación de CC es la conexión de la salida al sistema de tierra que interconecta las máquinas industriales. ¿Es necesaria esa conexión a tierra? En caso negativo, ¿es buena o mala idea establecer esta conexión?

La mayoría de las fuentes de alimentación de CC instaladas en armarios de control tienen una salida común de 24 V. Las fuentes de alimentación de los ordenadores (incluidas las fuentes de alimentación de los PLC, o PSU) suelen tener una salida de 5 V y /- 12 V, todo ello con una polaridad de corriente continua constante. Al examinar los cables de salida, sólo contienen un terminal y un terminal – y muy raramente contienen una conexión a tierra de protección. Sin embargo, para los sistemas de CA, este sistema de conexión a tierra está regulado y se exige de forma muy estricta.

La cuestión de la conexión a tierra de los suministros de CC puede dividirse en tres temas distintos:

1. Examinar el aspecto más crítico: ¿lo exige una norma NEC?
2. Si no es así, debe examinarse caso por caso, sopesando las razones para conectar a tierra la salida de CC
3. Por último, contrastarlo con las repercusiones negativas que se derivan de dicha conexión.

Requisitos del código para la puesta a tierra de sistemas de CC

La primera pregunta esencial que hay que plantearse siempre es: ¿es necesaria una conexión y qué condiciones regulan esa conexión?

La respuesta procede de la sección 250.162 del NEC, referida a la conexión a tierra de los sistemas de CC de dos hilos, que incluye las salidas de 5 V y 24 V, según el caso. La normativa establece un límite estricto para la conexión a tierra requerida si la tensión supera los 60V. Dado que ninguno de estos dos casos supera esa tensión, nos vemos obligados entonces a sopesar las posibilidades y determinar si realizar esa conexión opcional.

Así pues, la respuesta corta para un sistema de 24V CC es no, no es obligatorio conectar la salida a tierra.

Ventajas de una salida de CC conectada a tierra

La primera ventaja, y quizás la más obvia, de la salida de CC conectada a tierra es el elemento de protección de seguridad. Considere un cable que va desde el cable de salida -V al sistema de tierra a través de un cable verde. Si el cable V en cualquier parte del sistema se suelta y toca un carril DIN conectado a tierra o un armario metálico de la estación del operador, tendrá inmediatamente un camino sin restricciones a tierra, haciendo saltar el fusible o el disyuntor.

Este elemento añade seguridad inherente al sistema, garantizando que ningún operador entre accidentalmente en contacto con esa tensión viva al tocar la caja metálica cerca del punto de fallo.

Una segunda ventaja de conectar a tierra el sistema de CC es que una gran red de señales de tierra interconectadas crea un punto de referencia muy consistente. Si está midiendo la tensión con un medidor y la tensión en una unión cambia debido a una interferencia, pero la referencia no, se trataría de una señal muy ruidosa. Sin embargo, si la referencia también cambia al mismo tiempo debido a la misma interferencia, las señales relativas entre sí serán bastante estables. Cuando la misma interferencia está en ambas líneas, se habla de señalización en modo común, y el ruido se mide cuando sólo se mide una de esas señales sin referencia a la otra.

A menudo, se recomienda conectar la salida CC – a una toma de tierra para reducir o eliminar este ruido de modo común.

También es conveniente para las mediciones cuando la referencia para cualquier componente de CC puede ser cualquier objeto metálico cercano. Si el sistema no está conectado a tierra, debe tener un cable común cerca para poder realizar mediciones.

Sin embargo, enumerar estas ventajas no siempre significa que deba hacerse. Hay varias razones por las que también es útil dejar el sistema sin conexión a tierra.

¿Conectar o no una fuente de alimentación de CC a tierra?

Si se plantea la pregunta «¿debe conectar una fuente de alimentación de CC a tierra o no?», la respuesta no es un sí o un no directo. En muchos casos, no causará ningún problema. De hecho, será más seguro conectar a tierra el -v común de la salida de CC.

En los casos en que el aislamiento de la instrumentación sea importante, será una mala idea establecer esa conexión.

Hay una gran variedad de razones que los ingenieros han establecido a favor y en contra de conectar a tierra los sistemas de CC, y muchas se basan en escenarios y casos específicos. Por lo general, estas prácticas son perfectamente aceptables y dan lugar a diversas opiniones y soluciones. No hay una respuesta para todos los casos, por lo que la mejor opción es comprender las ventajas y los retos y aprender a ser competente en la resolución de problemas para que los sistemas puedan construirse de la forma más fiable posible.