Por Jorge Vargas Sánchez | Gerente de Normalización y Capacitación de Legrand
El auge de la conectividad que se experimenta en este momento a nivel mundial hace que la transmisión de la información tenga una importancia absoluta. No debemos olvidar que esos bits y bytes, que son la base del tratamiento de la información y la transferencia de datos digitales, deben de instalarse y mantenerse de acuerdo con los procedimientos que se establecen en los códigos y estándares que rigen tanto las instalaciones eléctricas como las redes de datos.
La correcta puesta a tierra de las redes de datos es un tema que a veces no se toma con la seriedad que se requiere. Sin embargo, con el desarrollo de equipos y aplicaciones que requieren de cada vez más potencia, es necesario regular y normalizar este tema.
El Código Eléctrico Nacional (NEC) de los Estados Unidos de América ha sido adoptado en sus diferentes versiones en algunos de los países de América Latina. La finalidad de esta norma de instalación es la protección de la vida humana y de las propiedades de los riesgos asociados con la electricidad. Uno de los temas importantes de esta normativa es la puesta a tierra de las edificaciones; en el caso de aquellas que involucran tanto redes empresariales como centros de datos, una correcta puesta a tierra de la infraestructura (equipos activos, gabinetes, equipos pasivos, sistemas de alimentación eléctrica y otros) es determinante.
El sistema de puesta a tierra TN-S
El sistema de puesta a tierra TN-S es el que más se utiliza a nivel mundial para las redes y centros de datos. En este tipo de configuración, el neutro de la fuente de suministro de electricidad (la acometida) se encuentra conectado a tierra en un único punto, de la forma en que se muestra en la figura 1. Es adecuado para aquellas infraestructuras que requieren instalar uno o más transformadores de media a baja tensión para cubrir las necesidades energéticas de sus usuarios.
El término TN-S tiene su significado de la siguiente forma, la letra “T” indica que se trata de una conexión directa a tierra, la letra “N” significa que la tierra y el neutro se unen en un punto; mientras la letra “S” indica que esta unión se hace por medio de conductores separados.
Los conceptos de grounding y bonding
La puesta a tierra debe ser vista como algo más que la simple conexión de uno o más conductores de un sistema eléctrico a la tierra física a través de un electrodo, ya sea al suelo directamente o a través de otros componentes metálicos de la estructura del edificio.
Los términos de “puesta a tierra” (definido en inglés como grounding) y “unión equipotencial” (bonding), deben ser claramente entendidos para utilizar cada uno de ellos de una forma correcta.
Definiremos la “puesta a tierra” como una conexión intencional o accidental de un conductor que va desde el circuito o equipo eléctrico, hasta el suelo (el planeta Tierra) o algún cuerpo conductor que sirva de suelo y por medio de electrodos como se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Electrodo de puesta a tierra enterrado en el suelo.
Mientras tanto, la “unión equipotencial” es una unión permanente de las partes metálicas de los equipos o sistemas eléctricos que por lo general no son portadores de corriente y que podrían llegar a energizarse, para de esta manera formar una trayectoria eléctricamente conductora y que asegure la continuidad eléctrica, así como la capacidad de conducir de manera eficaz cualquier corriente que pueda ser impuesta, tal y como se muestra en la Figura 3.
Figura 3. La unión equipotencial se hace conectando físicamente el terminal de puesta a tierra a un punto común, como una canalización metálica o una carcasa puesta a tierra.
La puesta a tierra en equipos electrónicos sensibles
Las redes de datos, ya sea que se encuentren en un data center o en una configuración de red local empresarial, requieren que los sistemas de puesta a tierra cumplan con la normativa de instalación eléctrica de cada país, así como los estándares de ANSI/TIA correspondientes.
Los equipos electrónicos que se encuentran en las redes de datos se consideran sensibles, ya que son altamente afectados por algunas cargas que se generan involuntariamente, tales como la estática generada por los movimientos del cuerpo humano y otros materiales, tensiones inducidas en el terreno por descargas eléctricas, así como corrientes no deseadas en los conductores o sistemas de puesta a tierra.
La calidad de la energía que se debe suministrar a los equipos electrónicos sensibles depende de un adecuado diseño del sistema eléctrico, así como de una correcta instalación de los sistemas de puesta a tierra.
El ruido eléctrico es un fenómeno que se presenta con regularidad en la puesta a tierra de las instalaciones de equipos electrónicos sensibles de las redes y centros de datos. Se trata de una conexión eléctrica que en algún punto inyecta tensiones (voltajes) dentro de estos equipos sensibles a través del sistema de puesta a tierra.
Para asegurar que el ruido eléctrico no afecte a los equipos electrónicos sensibles se usa la puesta a tierra aislada, que se conoce por sus siglas en inglés como IG (Isolated Ground). Esta técnica consiste en instalar un conductor de puesta a tierra con aislamiento a través del cual se conectan los equipos electrónicos sensibles, de tal forma que este conductor de tierra aislada no tenga ningún contacto con materiales metálicos que pueden inyectar una tensión o corriente eléctrica que dañe el equipo sensible.
La puesta a tierra aislada para los equipos electrónicos sensibles se origina en el mismo punto que la puesta a tierra regular de la edificación; sin embargo, debe ser un conductor directo, sin empalmes ni derivaciones que se conecta desde cada equipo hasta el sistema de puesta a tierra principal de la edificación, de la forma en que se muestra en la figura 4.
Figura 4. Sistema eléctrico con puesta a tierra aislada para equipos sensibles.
El estándar ANSI/TIA-607
El estándar ANSI/TIA-607, denominado en inglés como Generic Telecommunications Bonding and Grounding (Earthing) for Customer Premises, fue desarrollado como una respuesta a la necesidad de asegurar la puesta a tierra (grounding) y la unión equipotencial (bonding) de los sistemas de telecomunicaciones.
Si bien es cierto que el NEC especifica los requerimientos de puesta a tierra en las edificaciones, incluidas aquellas que albergan sistemas de telecomunicaciones, esto no es suficiente porque los sistemas de comunicaciones necesitan de una muy buena puesta a tierra y unión equipotencial por razones de rendimiento y no tanto de seguridad, debido a que sus señales eléctricas trabajan con frecuencias más altas y voltajes más bajos.
Las últimas versiones de este estándar (tanto la versión C como la D), se incorporan regulaciones para la puesta a tierra en áreas externas y a través de estructuras metálicas; se modifican términos para armonizarlos con el estándar ISO/IEC 30129, y se añade una sección para el diseño e instalación para la conexión de ductos barra a los bastidores o racks.
En estas dos revisiones se ha sustituido la palabra grounding por bonding en los diferentes componentes del sistema de puesta a tierras de un edificio en donde funciona una red o un centro de datos. En la figura 5 se muestra un ejemplo ilustrativo de los principales componentes del sistema de puesta a tierra para un edificio que aloja una infraestructura de red o un centro de datos.
Figura 5. Componentes de un sistema de puesta a tierra para una red de datos.
El sistema de puesta a tierra en las redes de datos debe de cumplir con las regulaciones del código eléctrico local más las especificaciones de los estándares como el ANSI/TIA-607-D. La calidad de esta puesta a tierra va a impactar la integridad física del personal que atiende la red, el desempeño de esta, la seguridad eléctrica de los equipos ante descargas inesperadas y la prevención de fallas no deseables que hagan que dichas redes salgan de operación.
Sobre este artículo
Este artículo se realizó como una colaboración entre Ingenium y líderes de opinión en diferentes disciplinas. En esta oportunidad contamos con el apoyo de Jorge Vargas Sánchez quien es Gerente de Normalización y Capacitación de Legrand Centroamérica, Caribe y Ecuador. Es ingeniero electricista e ingeniero en telecomunicaciones.
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