Difference between revisions of "Grounding system/es"

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A grounding system creates a low-resistance connection between system equipment and/or a system conductor (wire) - called a neutral or grounded conductor - to the earth by using a grounding electrode. A grounding system is not necessary for an electrical system to function, the electrical distribution systems in some countries lack any type of grounding and others have complex grounding systems with additional measurement devices to protect users. It is common for many small-scale off-grid to lack a grounding system as it significantly increases costs and installation time and may not yield significant benefits. As system size, voltage, and cost increase the benefits of a grounding system grow. The [[Special:MyLanguage/Electrical codes|electrical code]] for every country will contain information about the requirements and appropriate equipment for that location.<ref name="cahiertechnique"> Cahiers Techniques 173: Earthing Systems Worldwide and Evolutions https://www.mikeholt.com/documents/mojofiles/electricalearthingworldwide.pdf</ref>  
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Un sistema de puesta a tierra crea una conexión de baja resistencia entre el equipo del sistema y/o un conductor del sistema (llamado un conductor puesto a tierra o conductor neutro) a la tierra mediante el uso de un electrodo de de puesta a tierra. Un sistema de puesta a tierra no es necesario para que funcione un sistema eléctrico, los sistemas de distribución eléctrica en algunos países carecen de cualquier tipo de puesta a tierra y otros tienen complejos sistemas de puesta a tierra con dispositivos de medición adicionales para proteger a los usuarios. Es común que pequeños sistemas FV autónomos carezcan de un sistema de puesta a tierra, ya que aumenta significativamente los costos y el tiempo de instalación y es posible que no produzca beneficios significativos. A medida que aumenta el tamaño de un sistema, la tensión y el costo del sistema, aumentan los beneficios de un sistema de puesta a tierra. El [[Special:MyLanguage/Electrical codes|código eléctrico]] de cada país contiene información sobre los requisitos y el equipo adecuado para el lugar.<ref name="cahiertechnique"> Cahiers Techniques 173: Earthing Systems Worldwide and Evolutions https://www.mikeholt.com/documents/mojofiles/electricalearthingworldwide.pdf</ref>  
  
Additionally, it is necessary to consult the manual for any [[Special:MyLanguage/Charge controller|Charge controller]] or [[Special:MyLanguage/Inverter|Inverter]] before deciding upon a grounding scheme as they may have different requirements for grounding. There are a few cases that are worth noting here:
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Además, es necesario consultar el manual para cualquier [[Special: MyLanguage/Charge controller|controlador de carga]] o [[Special:MyLanguage/Inverter|inversor]] antes de decidirse por un esquema de puesta a tierra, ya que pueden tener diferentes requisitos de puesta a tierra. Hay algunos casos que vale la pena resaltar aquí:
*There are some small inverters - [[Special:MyLanguage/Inverter|modified sine wave]] and [[Special:MyLanguage/Inverter|square wave]] - that will be destroyed if they are connected in a system that has both an AC and a DC system ground as they do not properly isolate their DC input from the AC output.  
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* Hay algunos inversores pequeños - [[Special:MyLanguage/Inverter|onda sinusoidal modificada]] y [[Special:MyLanguage/Inverter|onda cuadrada]] - que se destruirán si se conectan en un sistema que tiene una puesta a tierra de sistea CA y una puesta a tierra CC, ya que no aíslan correctamente su entrada de CC de la salida de CA.
*There are some charge controllers that are intended for specific applications, like remote telecommunications installations, that are positively grounded.  
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*Hay algunos controladores de carga que están diseñados para aplicaciones específicas, como instalaciones de telecomunicaciones remotas, que tienen una conexión a tierra positiva.  
  
==Grounding terminology==
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==Terminología de puesta a tierra==
  
[[File:Groundinglabed201201.png|thumb|right|Wiring diagram of a stand-alone PV system with a charge controller with DC lighting control and an inverter for AC loads. The system is designed using a TN-S grounding configuration.]]
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[[File:Groundinglabed201201.png|thumb|right|Diagrama de cableado de un sistema FV autónomo con un controlador de carga con control de iluminación de CC y un inversor para cargas de CA. El sistema está diseñado con una configuración de puesta a tierra TN-S.]]
  
Most off-grid equipment can be used in a variety of different grounding configurations - there is no universal configuration. The focus here will be on a TN-S grounding configuration, which is commonly used for off-grid PV installations. This configuration has a grounded conductor (neutral) and a separate equipment ground that is run with each circuit to bond together non-current carrying metal parts of the system (enclosures or major system components).<ref name="smagrounding"> SMA Grounding in Off-grid Systems: Design of TN and TT Off-Grid  https://files.sma.de/downloads/SI-OffGrid-Grounding-TI-en-11.pdf</ref> The term conductor is used commonly in the electrical field as it encompasses all wires and cables that may be used to create a circuit. A TN-S grounding configuration has two major functions that work together:
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La mayoría de los equipos para sistemas autónomos se pueden utilizar en una variedad de configuraciones de puesta a tierra diferentes; no existe una configuración universal. El enfoque aquí estará en una configuración de puesta a tierra TN-S, que se usa comúnmente para instalaciones FV autónomos. Esta configuración tiene una puesta a tierra de sistema CA con un conductor puesta a tierra (neutro). Hay un conductor puesto a tierra de equipos separada para cada circuito para conectar todas las partes metálicas del sistema que no transportan corriente (gabinetes, cajas de conexiones, componentes principales del sistema, etc).<ref name="smagrounding"> SMA Grounding in Off-grid Systems: Design of TN and TT Off-Grid  https://files.sma.de/downloads/SI-OffGrid-Grounding-TI-en-11.pdf</ref> Una configuración de puesta a tierra TN-S tiene dos funciones principales que trabajan juntas:
  
*'''System grounding''' - System grounding is created by connecting one current-carrying conductor of an electrical system to ground. A proper system ground provides a means to dissipate excess static electricity created by friction or lightning. This helps to ensure a stable voltage and protect system equipment from damage.  
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* '''Puesta a tierra del sistema:''' la conexión a tierra del sistema se crea conectando un conductor de corriente de un sistema eléctrico a tierra. Una conexión a tierra adecuada del sistema proporciona un medio para disipar el exceso de electricidad estática creada por la fricción o los rayos. Esto ayuda a garantizar una tensión estable y protege el equipo del sistema contra daños.
*'''Equipment grounding''' - Equipment grounding is created by connecting all non-current carrying metallic components of a system to ground. This creates a path for any current created by a fault - due to failure of insulation or a loose connection - to return through the equipment grounding or the earth to the grounded conductor.
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* '''Puesta a tierra del equipo:''' la conexión a tierra del equipo se crea conectando a tierra todos los componentes metálicos que no transportan corriente de un sistema. Esto crea una ruta para que cualquier corriente creada por una falla, debido a una falla del aislamiento o una conexión suelta, regrese a través de la conexión a tierra del equipo o la tierra al conductor conectado a tierra.
  
A proper grounding system requires various different components that are connected together in order for the system to work effectively and safely.
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Un sistema de puesta a tierra adecuado requiere varios componentes diferentes que estén conectados entre sí para que el sistema funcione de manera eficaz y segura.
  
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!Component
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!Componente
!Function
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!Función
 
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|(1) Grounding electrode
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|(1) Electrodo de puesta a tierra
|The connection point between the earth and the electrical system. It is important that a grounding electrode have sufficient surface area in contact with the earth in order to establish a good connection. There are many different types of [[Special:MyLanguage/Grounding system design|grounding electrodes]] - copper rods, steel rods, copper plates, the metallic pipes of a building, or a proper connection to the rebar used in the foundation of a building. The appropriate grounding electrode will vary based upon the [[Special:MyLanguage/Electrical codes|electrical code]], building and soil type.
+
|El punto de conexión entre la tierra y el sistema eléctrico. Es importante que un electrodo de puesta a tierra tenga suficiente área de superficie en contacto con la tierra para establecer una buena conexión. Hay muchos tipos diferentes de [[Special:MyLanguage/Grounding system sizing and selection|electrodos de puesta a tierra]]: varillas de cobre, varillas de acero, placas de cobre, las tuberías metálicas de un edificio o una conexión adecuada a la barra de refuerzo utilizada en los cimientos de una edificio. El electrodo de puesta a tierra apropiado variará según el [[Special: MyLanguage/Electrical codes|código eléctrico]], el edificio y el tipo de suelo.
 
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|(2) Grounding electrode conductor (GEC)
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|(2) Conductor del electrodo de puesta a tierra (CEPT)
|The connection that runs from the grounding electrode to the location of the rest of the electrical equipment - typically a wire that runs from the grounding electrode to a grounding busbar in the main distribution panel.
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|La conexión que va desde el electrodo hasta la ubicación del resto del equipo eléctrico, generalmente un cable que va desde el electrodo de conexión a tierra hasta un embarrado de puesta a tierra en el panel de distribución principal.
 
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|(3) Equipment grounding conductor (EGC)
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|(3) Conductor de puesta a tierra de equipos (PTE)
|The connection that runs from the grounding busbar in the main service panel to all of the non-current carrying metallic components of a system (conduit, inverter housing, charge controller housing, enclosures, etc.).
+
|La conexión que va desde el embarrado de puesta a tierra en el panel de servicio principal a todos los componentes metálicos que no transportan corriente de un sistema (conducto, carcasa del inversor, carcasa del controlador de carga, gabinetes, etc.).
 
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|(4) DC system ground
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|(4) Puesta a tierra del sistema de CC
|The connection between a DC current carrying conductor in an electrical system and the grounding electrode conductor - commonly made through a [[Special:MyLanguage/Ground fault protection device|ground fault protection device]].
+
| La conexión entre un conductor portador de corriente CC en un sistema eléctrico y el conductor de electrodo de puesta a tierra - comúnmente realizado a través de un [[Special: MyLanguage/Ground fault protection device|dispositivo de protección de falla a tierra]].
 
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|(5) AC system ground
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|(5) Puesta a tierra del sistema de CA
|The connection between an AC current carrying conductor in an electrical system and the grounding electrode conductor - typically made immediately after the inverter output at a busbar used for the inverter output circuit or in the main distribution panel. The connection is made from the main grounding busbar to the busbar of the grounded conductor. There are some inverters that come with a pre-established internal system ground, for example any that come with an integrated [[Special:MyLanguage/Ground fault protection device|ground fault protection device (GFPD)]]. A second system ground should not be created.
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| La conexión entre un conductor portador de corriente CA en un sistema eléctrico y el conductor del electrodo de puesta a tierra, generalmente se realiza inmediatamente después de la salida del inversor en un embarrado utilizado para el circuito de salida del inversor o en el panel de distribución principal. La conexión se realiza desde el embarrado de puesta a tierra principal al embarrado del conductor puesto a tierra. Hay algunos inversores que vienen con un sistema de tierra interno preestablecido, por ejemplo, cualquiera que viene con un [[Special:MyLanguage/Ground fault protection device|dispositivo de protección de falla a tierra (GFPD)]] integrado. No se debe crear una segunda conexion a tierra - si hay mas que uno el sistema no funcionará bien.
 
|}
 
|}
  
There are several terms that are used when discussing off-grid PV systems and grounding that are important to understand:
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Es importante conocer varios términos que se utilizan cuando se habla de sistemas FV autónomos y el concepto de puesta a tierra:
  
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!Term
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!Término
!Definition
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!Definición
 
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|Non-current carrying conductor
+
|Conductor no portador de corriente
|A conductor that is not intended to regularly carry current as a part of the normal functioning of an electrical system. All grounding conductors fit into this category.
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| Un conductor que no está diseñado para transportar corriente regularmente como parte del funcionamiento normal de un sistema eléctrico. Todos los conductores que pertenecen al cableado de puesta a tierra encajan en esta categoría.
 
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|Current carrying conductor
+
|Conductor portador de corriente
|A conductor that is intended to regularly carry current as part of the normal functioning of an electrical system. All circuits related to the power generation, energy storage, and distribution to loads fit into this category.
+
|Un conductor destinado a transportar corriente de forma regular como parte del funcionamiento normal de un sistema eléctrico. Todos los circuitos relacionados con la generación de energía, el almacenamiento de energía y la distribución a cargas encajan en esta categoría.
 
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|Grounded system
+
|Sistema puesto a tierra
|A system that has an AC or DC system ground. The system may be a DC grounded system, an AC grounded system, or an AC/DC grounded system. There is at least one grounded current carrying conductor in the system.
+
|Un sistema que tiene una conexión a tierra de CA o CC. El sistema puede ser un sistema con conexión a tierra de CC, un sistema con conexión a tierra de CA o un sistema con conexión a tierra de CA y CC. Hay al menos un conductor de corriente conectado a tierra en el sistema.
 
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|Ungrounded  system
+
|Sistema no puesto a tierra
|A system that does not have any system ground. There is no grounded current carrying conductor in the system.
+
|Un sistema que no tiene ningúna puesta a tierra del sistema. No hay ningún conductor puesto a tierra en este tipo de sistema.
 
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|Grounded conductor
+
|Conductor puesto a tierra
|A current carrying conductor that has a connection established to ground by an AC or DC system ground.
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|Un conductor portador de corriente que tiene una conexión establecida a tierra por la puesta de tierra del sistema CC o CA.
 
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|Ungrounded conductor
+
|Conductor no puesto a tierra
|A current carrying conductor that does not have a connection established to ground by an AC or DC system ground.
+
|Un conductor portador de corriente que no tiene una conexión establecida a tierra por una tierra del sistema de CA o CC.
 
|}
 
|}
  
==Ground faults==
+
==Fallas a tierra==
[[File:Groundfaultlabeled.png|thumb|right|Wiring diagram of a stand-alone PV system with a charge controller with DC lighting control and an inverter for AC loads. This system is experiencing an AC ground fault.]]
+
[[File:Groundfaultlabeled.png|thumb|right|Diagrama de cableado de un sistema FV autónomo con un controlador de carga con control de iluminación de CC y un inversor para cargas de CA. Este sistema tiene  una falla a tierra de CA.]]
  
A ground fault occurs when a current carrying conductor of an electrical system has an insulation failure or comes loose from a connection and makes contact with something that has a connection to ground. Ground faults can be very dangerous because they can lead to electrocutions and fires, therefore it is important to identify them as quickly as possible and disable them. When there is a ground fault, current escapes the wires of a circuit and seeks other paths to be able to complete the circuit. A person who grabs something that has been energized by a fault to ground can become a path to complete the circuit and be electrocuted.
+
Una falla a tierra ocurre cuando un conductor portador de corriente de un sistema eléctrico tiene una falla de aislamiento o se suelta de una conexión y hace contacto con algo que tiene una conexión a tierra. Las fallas a tierra pueden ser muy peligrosas porque pueden provocar electrocuciones e incendios, por lo que es importante identificarlas lo antes posible y desactivarlas. Cuando hay una falla a tierra, la corriente se escapa de los cables de un circuito y busca otros caminos para poder completar el circuito. Una persona que agarra algo que ha sido energizado por una falla a tierra puede convertirse en un camino para completar el circuito y electrocutarse.
In a properly grounded system, the most common ground fault scenario is a ground fault between an ungrounded current-carrying conductor (black wire) and a grounded piece of equipment. A ground fault can occur with a grounded conductor but it will not typically be apparent until there is a second ground fault involving the ungrounded conductor (black wire).
+
En un sistema debidamente conectado a tierra, el escenario de falla a tierra más común es una falla a tierra entre un conductor portador de corriente no puesto a tierra (conductor negro) y un equipo conectado a un conductor puesto a tierra de equipos (PTE). Una falla a tierra puede ocurrir con un conductor puesto a tierra, pero normalmente no será aparente hasta que haya una segunda falla a tierra que involucre al conductor no puesto a tierra (conductor negro).
  
System grounding and equipment grounding work with [[Special:MyLanguage/Overcurrent protection device|overcurrent protection devices]], [[Special:MyLanguage/Ground fault protection device|ground fault protection devices]], [[Special:MyLanguage/Residual current device|residual current devices]] and [[Special:MyLanguage/Inverter|inverter electronics]] to identify faults and disable them as quickly as possible by [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits|opening (disconnecting)]] the circuit. This system functions because a fault to an equipment grounding conductor will create a [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits|short circuit]] if there is low enough resistance, which will activate these devices and cause them to [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits|open]] (disconnect) the circuit.  
+
La puesta a tierra del sistema y la puesta a tierra de equipos funcionan con [[Special:MyLanguage/Overcurrent protection device|dispositivos de protección contra sobrecorriente]], [[Special:MyLanguage/Ground fault protection device|dispositivos de protección contra fallas a tierra]], [[Special:MyLanguage/Residual current device|dispositivos de corriente residual]] y [[Special:MyLanguage/Inverter|los electrónicos del inversor]] para identificar fallas y deshabilitarlas lo más rápido posible mediante [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits| abriendo o aislando]] el circuito. Este sistema funciona porque una falla en el conductor de conexión a tierra del equipo creará un [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits|cortocircuito]] si hay una resistencia lo suficientemente baja, que activará estos dispositivos y hará que [[Special:MyLanguage/Electricity and energy# Circuits|se abre o se aisla]] el circuito.  
  
An AC ground fault involving an ungrounded conductor typically occurs as follows:
+
Una falla a tierra de CA que involucra a un conductor no puesto a tierra generalmente ocurre de la siguiente manera:
  
#A ground fault occurs between a grounded piece of equipment and an ungrounded conductor (wire).
+
#Se produce una falla a tierra entre un equipo conectado a un conductor puesto a tierra de equipos y un conductor no puesto a tierra.
#The equipment grounding conductor has a connection - due to the system ground - to the grounded conductor. The current follows it because it is a low resistance path to the grounded conductor, which completes the circuit.
+
#El conductor puesto a tierra de equipos tiene una conexión, debido a la puesta de tierra del sistema, al conductor puesto a tierra del circuito. La corriente lo sigue porque es una ruta de baja resistencia al conductor puesto a tierra, que completa el circuito.
#The current reaches the grounded conductor and this effectively creates a [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits|short-circuit]] which causes the inverter to supply large a amount of current to the newly created low-resistasnce circuit.  
+
#La corriente llega al conductor puesto a tierra y esto crea efectivamente un [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits| cortocircuito]] que hace que el inversor suministre una gran cantidad de corriente al circuito de baja resistencia recién creado.
#This high current flow will be identified by the inverter electronics, residual current device (RCD) or an overcurrent protection device (OCPD) as a fault, which will cause the one of them to trip and [[Special:MyLanguage/Electricity and energy#Circuits|open]] (disconnect) the circuit. A RCD or inverter electronics will react quicker than an OCPD.
+
#Este alto flujo de corriente será identificado por la electrónica del inversor, el dispositivo de corriente residual (RCD) o un dispositivo de protección contra sobrecorriente (DPCS) como una falla, lo que hará que uno de ellos se dispare y [[Special: MyLanguage/Electricity and energy #Circuits|abre o aisla]] el circuito. Un RCD o los electrónicos del inversor reaccionará más rápido que un OCPD.
  
These devices only temporarily remove the hazard, thus after a ground fault occurs it is necessary to carefully [[Special:MyLanguage/Troubleshooting|troubleshoot]] the system to locate the fault and fix it.
+
Estos dispositivos solo eliminan el peligro temporalmente, por lo que después de que ocurre una falla a tierra, es necesario hacer un proceso de [[Special:MyLanguage/Troubleshooting|solución de problemas]] para localizar la falla y solucionarla.
  
==Grounded and ungrounded systems in practice==
+
==Sistemas puesto y no puesto a tierra en la práctica==
The current carrying conductors in a circuit will behave differently depending upon whether they are grounded or not. Grounded and ungrounded systems each carry different advantages and disadvantages.
+
Los conductores portadores de corriente en un circuito se comportarán de manera diferente dependiendo de si están conectados a tierra o no. Los sistemas puestos a tierra y no puestos a tierra tienen cada uno diferentes ventajas y desventajas.
  
====Ungrounded system====
+
====Sistema no puesto a tierra====
An ungrounded conductor in an ungrounded system will only have a voltage relative to the other ungrounded conductors in the system, but will not have a voltage relative to ground. For a [[#Ground faults|ground fault]] to pass current and trip a [[Special:MyLanguage/Overcurrent protection device|overcurrent protection devices]] or a [[Special:MyLanguage/Residual current device|residual current device]], two seperate ground faults will be required. This means that a person could touch the [[Special:MyLanguage/Busbar|busbar]] of either conductor independently at be safe as long as there is no fault.
+
Un conductor no puesto a tierra en un sistema no puesto a tierra solo tendrá una tensión en relación con los otros conductores del sistema que tampoco tienen una conexión a tierra, pero no tendrá una tensión en relación con la tierra. Para que un falla a tierra pase la corriente y dispare un [[Special:MyLanguage/Overcurrent protection device| dispositivo de protección contra sobrecorriente]] o un [[Special:MyLanguage/Residual current device|dispositivo de corriente residual]], se requerirán dos fallas a tierra separadas. Esto significa que una persona podría tocar el [[Special:MyLanguage/Busbar|embarrado]] de cualquiera de los conductores de forma independiente y estar seguro siempre que no haya fallas.
  
Ungrounded systems do not readily identify single ground faults, which represents a significant safety hazard as a user or technician may not discover that a fault exists until contact is made with a conductor that would have had no voltage to ground had it not been for the fault. They can also create other additional double-fault scenarios that do not exist in grounded systems that require an overcurrent protection device on all positive and negative wires in a circuit to be properly mitigated.
+
Los sistemas sin conexión a tierra no identifican fácilmente fallas a tierra únicas, lo que representa un peligro de seguridad significativo ya que un usuario o técnico puede no descubrir que existe una falla hasta que se hace contacto con un conductor que no habría tenido tensión a tierra si no hubiera sido por la falla. También pueden crear otros escenarios de doble falla adicionales que no existen en los sistemas puestos a tierra que requieren un DPCS en todos los cables positivos y negativos de un circuito para ser mitigados adecuadamente.
  
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+
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!Conductor
 
!Conductor
!Voltage relative to other conductors
+
!Tensión relativo a otros conductores
 
|-
 
|-
|Ungrounded conductor 1
+
|Conductor sin conexión a tierra 1
|Will have full circuit voltage relative to the other ungrounded conductor. Will have no voltage relative to ground.
+
|Tendrá la tensión de circuito completo en relación con el otro conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión relativo a tierra.
 
|-
 
|-
|Ungrounded conductor 2
+
|Conductor sin conexión a tierra 2
|Will have full circuit voltage relative to the other ungrounded conductor. Will have no voltage relative to ground.
+
|Tendrá una tensión de circuito completo en relación con el otro conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión relativo a tierra.
 
|-
 
|-
|Grounding conductors
+
|Conductores del sistema de puesta a tierra
|Will have no voltage relative to either ungrounded conductor 1 or ungrounded conductor 2.
+
|No tendrá una tensión en relación con el conductor 1 no puesto a tierra o con el conductor 2 no puesto a tierra.
 
|}
 
|}
  
====Grounded system====
+
====Sistema puesto a tierra ====
An ungrounded conductor in a grounded system will have a voltage relative to the grounded conductor and the ground. For a [[#Ground fault]] to pass current and trip a [[Special:MyLanguage/Overcurrent protection device|overcurrent protection devices]] or a [[Special:MyLanguage/Residual current device|residual current device]], only one ground faults - between the ungrounded conductor and the ground - will be required. This means in this system that a person could touch the [[Special:MyLanguage/Busbar|busbar]] of either the grounded conductor or ground and be safe as long as there is no fault.
+
Un conductor sin conexión a tierra en un sistema conectado a tierra tendrá una tensión relativo al conductor puesto a tierra y a la tierra. Para que una falla a tierra pase la corriente y dispare un [[Special:MyLanguage/Overcurrent protection device|dispositivo de protección contra sobrecorriente]] o un [[Special:MyLanguage/Residual current device|dispositivo de corriente residual]], solo se requiere una falla a tierra: entre el conductor no puesto a tierra y la tierra. Esto significa en este sistema que una persona podría tocar el [[Special:MyLanguage/Busbar|embarrado]] del conductor puesto a tierra o el [[Special:MyLanguage/Busbar|embarrado]] de la puesta a tierra y estar seguro siempre que no haya fallas. Un conductor no puesto a tierra siempre es inseguro ya que siempre tendrá una tensión relativo al conductor puesto a tierra, todo el equipo del sistema y la tierra.
  
Grounded systems are better at readily identifying single ground faults and making users or technicians aware that there is an issue. They also avoid the double-fault scenarios that can be an issue for ungrounded systems.
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Los sistemas puestos a tierra son mejores para identificar fácilmente fallas a tierra únicas y hacer que los usuarios o técnicos sepan que hay un problema. También evitan los escenarios de doble falla que pueden ser un problema para los sistemas no puestos a tierra.
  
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!Conductor
 
!Conductor
!Voltage relative to other conductors
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!Tensión relativo a otros conductores
 
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|Ungrounded conductor
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|Conductor no puesto a tierra
|Will have full circuit voltage relative to the grounded conductor, ground, and any grounded equipment.
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|Tendrá la tensión de circuito completa en relación con el conductor conectado a tierra, tierra y cualquier equipo conectado a tierra.
 
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|Grounded conductor
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|Conductor puesto a tierra
|Will have the full circuit voltage relative to the ungrounded conductor. Will have no voltage relative to ground or any grounded equipment.
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|Tendrá la tensión de circuita completo en relación con el conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión relativo a tierra o cualquier equipo puesto a tierra.
 
|-
 
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|Grounding conductors
+
|Conductores del sistema de puesta a tierra
|Will have full circuit voltage relative to the ungrounded conductor. Will have no voltage relative to the grounded conductor.
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|Tendrá la tensión de circuito completa en relación con el conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión en relación con el conductor puesto a tierra.
 
|}
 
|}
  
==Notes/references==
+
==Notas/referencias==
 
<references/>
 
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Latest revision as of 17:54, 11 March 2021

Other languages:
English • ‎español

Un sistema de puesta a tierra crea una conexión de baja resistencia entre el equipo del sistema y/o un conductor del sistema (llamado un conductor puesto a tierra o conductor neutro) a la tierra mediante el uso de un electrodo de de puesta a tierra. Un sistema de puesta a tierra no es necesario para que funcione un sistema eléctrico, los sistemas de distribución eléctrica en algunos países carecen de cualquier tipo de puesta a tierra y otros tienen complejos sistemas de puesta a tierra con dispositivos de medición adicionales para proteger a los usuarios. Es común que pequeños sistemas FV autónomos carezcan de un sistema de puesta a tierra, ya que aumenta significativamente los costos y el tiempo de instalación y es posible que no produzca beneficios significativos. A medida que aumenta el tamaño de un sistema, la tensión y el costo del sistema, aumentan los beneficios de un sistema de puesta a tierra. El código eléctrico de cada país contiene información sobre los requisitos y el equipo adecuado para el lugar.[1]

Además, es necesario consultar el manual para cualquier controlador de carga o inversor antes de decidirse por un esquema de puesta a tierra, ya que pueden tener diferentes requisitos de puesta a tierra. Hay algunos casos que vale la pena resaltar aquí:

  • Hay algunos inversores pequeños - onda sinusoidal modificada y onda cuadrada - que se destruirán si se conectan en un sistema que tiene una puesta a tierra de sistea CA y una puesta a tierra CC, ya que no aíslan correctamente su entrada de CC de la salida de CA.
  • Hay algunos controladores de carga que están diseñados para aplicaciones específicas, como instalaciones de telecomunicaciones remotas, que tienen una conexión a tierra positiva.

Terminología de puesta a tierra

Diagrama de cableado de un sistema FV autónomo con un controlador de carga con control de iluminación de CC y un inversor para cargas de CA. El sistema está diseñado con una configuración de puesta a tierra TN-S.

La mayoría de los equipos para sistemas autónomos se pueden utilizar en una variedad de configuraciones de puesta a tierra diferentes; no existe una configuración universal. El enfoque aquí estará en una configuración de puesta a tierra TN-S, que se usa comúnmente para instalaciones FV autónomos. Esta configuración tiene una puesta a tierra de sistema CA con un conductor puesta a tierra (neutro). Hay un conductor puesto a tierra de equipos separada para cada circuito para conectar todas las partes metálicas del sistema que no transportan corriente (gabinetes, cajas de conexiones, componentes principales del sistema, etc).[2] Una configuración de puesta a tierra TN-S tiene dos funciones principales que trabajan juntas:

  • Puesta a tierra del sistema: la conexión a tierra del sistema se crea conectando un conductor de corriente de un sistema eléctrico a tierra. Una conexión a tierra adecuada del sistema proporciona un medio para disipar el exceso de electricidad estática creada por la fricción o los rayos. Esto ayuda a garantizar una tensión estable y protege el equipo del sistema contra daños.
  • Puesta a tierra del equipo: la conexión a tierra del equipo se crea conectando a tierra todos los componentes metálicos que no transportan corriente de un sistema. Esto crea una ruta para que cualquier corriente creada por una falla, debido a una falla del aislamiento o una conexión suelta, regrese a través de la conexión a tierra del equipo o la tierra al conductor conectado a tierra.

Un sistema de puesta a tierra adecuado requiere varios componentes diferentes que estén conectados entre sí para que el sistema funcione de manera eficaz y segura.

Componente Función
(1) Electrodo de puesta a tierra El punto de conexión entre la tierra y el sistema eléctrico. Es importante que un electrodo de puesta a tierra tenga suficiente área de superficie en contacto con la tierra para establecer una buena conexión. Hay muchos tipos diferentes de electrodos de puesta a tierra: varillas de cobre, varillas de acero, placas de cobre, las tuberías metálicas de un edificio o una conexión adecuada a la barra de refuerzo utilizada en los cimientos de una edificio. El electrodo de puesta a tierra apropiado variará según el código eléctrico, el edificio y el tipo de suelo.
(2) Conductor del electrodo de puesta a tierra (CEPT) La conexión que va desde el electrodo hasta la ubicación del resto del equipo eléctrico, generalmente un cable que va desde el electrodo de conexión a tierra hasta un embarrado de puesta a tierra en el panel de distribución principal.
(3) Conductor de puesta a tierra de equipos (PTE) La conexión que va desde el embarrado de puesta a tierra en el panel de servicio principal a todos los componentes metálicos que no transportan corriente de un sistema (conducto, carcasa del inversor, carcasa del controlador de carga, gabinetes, etc.).
(4) Puesta a tierra del sistema de CC La conexión entre un conductor portador de corriente CC en un sistema eléctrico y el conductor de electrodo de puesta a tierra - comúnmente realizado a través de un dispositivo de protección de falla a tierra.
(5) Puesta a tierra del sistema de CA La conexión entre un conductor portador de corriente CA en un sistema eléctrico y el conductor del electrodo de puesta a tierra, generalmente se realiza inmediatamente después de la salida del inversor en un embarrado utilizado para el circuito de salida del inversor o en el panel de distribución principal. La conexión se realiza desde el embarrado de puesta a tierra principal al embarrado del conductor puesto a tierra. Hay algunos inversores que vienen con un sistema de tierra interno preestablecido, por ejemplo, cualquiera que viene con un dispositivo de protección de falla a tierra (GFPD) integrado. No se debe crear una segunda conexion a tierra - si hay mas que uno el sistema no funcionará bien.

Es importante conocer varios términos que se utilizan cuando se habla de sistemas FV autónomos y el concepto de puesta a tierra:

Término Definición
Conductor no portador de corriente Un conductor que no está diseñado para transportar corriente regularmente como parte del funcionamiento normal de un sistema eléctrico. Todos los conductores que pertenecen al cableado de puesta a tierra encajan en esta categoría.
Conductor portador de corriente Un conductor destinado a transportar corriente de forma regular como parte del funcionamiento normal de un sistema eléctrico. Todos los circuitos relacionados con la generación de energía, el almacenamiento de energía y la distribución a cargas encajan en esta categoría.
Sistema puesto a tierra Un sistema que tiene una conexión a tierra de CA o CC. El sistema puede ser un sistema con conexión a tierra de CC, un sistema con conexión a tierra de CA o un sistema con conexión a tierra de CA y CC. Hay al menos un conductor de corriente conectado a tierra en el sistema.
Sistema no puesto a tierra Un sistema que no tiene ningúna puesta a tierra del sistema. No hay ningún conductor puesto a tierra en este tipo de sistema.
Conductor puesto a tierra Un conductor portador de corriente que tiene una conexión establecida a tierra por la puesta de tierra del sistema CC o CA.
Conductor no puesto a tierra Un conductor portador de corriente que no tiene una conexión establecida a tierra por una tierra del sistema de CA o CC.

Fallas a tierra

Diagrama de cableado de un sistema FV autónomo con un controlador de carga con control de iluminación de CC y un inversor para cargas de CA. Este sistema tiene una falla a tierra de CA.

Una falla a tierra ocurre cuando un conductor portador de corriente de un sistema eléctrico tiene una falla de aislamiento o se suelta de una conexión y hace contacto con algo que tiene una conexión a tierra. Las fallas a tierra pueden ser muy peligrosas porque pueden provocar electrocuciones e incendios, por lo que es importante identificarlas lo antes posible y desactivarlas. Cuando hay una falla a tierra, la corriente se escapa de los cables de un circuito y busca otros caminos para poder completar el circuito. Una persona que agarra algo que ha sido energizado por una falla a tierra puede convertirse en un camino para completar el circuito y electrocutarse. En un sistema debidamente conectado a tierra, el escenario de falla a tierra más común es una falla a tierra entre un conductor portador de corriente no puesto a tierra (conductor negro) y un equipo conectado a un conductor puesto a tierra de equipos (PTE). Una falla a tierra puede ocurrir con un conductor puesto a tierra, pero normalmente no será aparente hasta que haya una segunda falla a tierra que involucre al conductor no puesto a tierra (conductor negro).

La puesta a tierra del sistema y la puesta a tierra de equipos funcionan con dispositivos de protección contra sobrecorriente, dispositivos de protección contra fallas a tierra, dispositivos de corriente residual y los electrónicos del inversor para identificar fallas y deshabilitarlas lo más rápido posible mediante abriendo o aislando el circuito. Este sistema funciona porque una falla en el conductor de conexión a tierra del equipo creará un cortocircuito si hay una resistencia lo suficientemente baja, que activará estos dispositivos y hará que se abre o se aisla el circuito.

Una falla a tierra de CA que involucra a un conductor no puesto a tierra generalmente ocurre de la siguiente manera:

  1. Se produce una falla a tierra entre un equipo conectado a un conductor puesto a tierra de equipos y un conductor no puesto a tierra.
  2. El conductor puesto a tierra de equipos tiene una conexión, debido a la puesta de tierra del sistema, al conductor puesto a tierra del circuito. La corriente lo sigue porque es una ruta de baja resistencia al conductor puesto a tierra, que completa el circuito.
  3. La corriente llega al conductor puesto a tierra y esto crea efectivamente un cortocircuito que hace que el inversor suministre una gran cantidad de corriente al circuito de baja resistencia recién creado.
  4. Este alto flujo de corriente será identificado por la electrónica del inversor, el dispositivo de corriente residual (RCD) o un dispositivo de protección contra sobrecorriente (DPCS) como una falla, lo que hará que uno de ellos se dispare y abre o aisla el circuito. Un RCD o los electrónicos del inversor reaccionará más rápido que un OCPD.

Estos dispositivos solo eliminan el peligro temporalmente, por lo que después de que ocurre una falla a tierra, es necesario hacer un proceso de solución de problemas para localizar la falla y solucionarla.

Sistemas puesto y no puesto a tierra en la práctica

Los conductores portadores de corriente en un circuito se comportarán de manera diferente dependiendo de si están conectados a tierra o no. Los sistemas puestos a tierra y no puestos a tierra tienen cada uno diferentes ventajas y desventajas.

Sistema no puesto a tierra

Un conductor no puesto a tierra en un sistema no puesto a tierra solo tendrá una tensión en relación con los otros conductores del sistema que tampoco tienen una conexión a tierra, pero no tendrá una tensión en relación con la tierra. Para que un falla a tierra pase la corriente y dispare un dispositivo de protección contra sobrecorriente o un dispositivo de corriente residual, se requerirán dos fallas a tierra separadas. Esto significa que una persona podría tocar el embarrado de cualquiera de los conductores de forma independiente y estar seguro siempre que no haya fallas.

Los sistemas sin conexión a tierra no identifican fácilmente fallas a tierra únicas, lo que representa un peligro de seguridad significativo ya que un usuario o técnico puede no descubrir que existe una falla hasta que se hace contacto con un conductor que no habría tenido tensión a tierra si no hubiera sido por la falla. También pueden crear otros escenarios de doble falla adicionales que no existen en los sistemas puestos a tierra que requieren un DPCS en todos los cables positivos y negativos de un circuito para ser mitigados adecuadamente.

Conductor Tensión relativo a otros conductores
Conductor sin conexión a tierra 1 Tendrá la tensión de circuito completo en relación con el otro conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión relativo a tierra.
Conductor sin conexión a tierra 2 Tendrá una tensión de circuito completo en relación con el otro conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión relativo a tierra.
Conductores del sistema de puesta a tierra No tendrá una tensión en relación con el conductor 1 no puesto a tierra o con el conductor 2 no puesto a tierra.

Sistema puesto a tierra

Un conductor sin conexión a tierra en un sistema conectado a tierra tendrá una tensión relativo al conductor puesto a tierra y a la tierra. Para que una falla a tierra pase la corriente y dispare un dispositivo de protección contra sobrecorriente o un dispositivo de corriente residual, solo se requiere una falla a tierra: entre el conductor no puesto a tierra y la tierra. Esto significa en este sistema que una persona podría tocar el embarrado del conductor puesto a tierra o el embarrado de la puesta a tierra y estar seguro siempre que no haya fallas. Un conductor no puesto a tierra siempre es inseguro ya que siempre tendrá una tensión relativo al conductor puesto a tierra, todo el equipo del sistema y la tierra.

Los sistemas puestos a tierra son mejores para identificar fácilmente fallas a tierra únicas y hacer que los usuarios o técnicos sepan que hay un problema. También evitan los escenarios de doble falla que pueden ser un problema para los sistemas no puestos a tierra.

Conductor Tensión relativo a otros conductores
Conductor no puesto a tierra Tendrá la tensión de circuito completa en relación con el conductor conectado a tierra, tierra y cualquier equipo conectado a tierra.
Conductor puesto a tierra Tendrá la tensión de circuita completo en relación con el conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión relativo a tierra o cualquier equipo puesto a tierra.
Conductores del sistema de puesta a tierra Tendrá la tensión de circuito completa en relación con el conductor no puesto a tierra. No tendrá una tensión en relación con el conductor puesto a tierra.

Notas/referencias

  1. Cahiers Techniques 173: Earthing Systems Worldwide and Evolutions https://www.mikeholt.com/documents/mojofiles/electricalearthingworldwide.pdf
  2. SMA Grounding in Off-grid Systems: Design of TN and TT Off-Grid https://files.sma.de/downloads/SI-OffGrid-Grounding-TI-en-11.pdf