Resumen ejecutivo: Sistemas de Puesta a Tierra para Centros de Datos

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA PARA CENTROS DE

DATOS

Introducción

El tema de las puestas a tierra en Centros de datos y en general para equipo electrónico, ha sido

por mucho tiempo foco de discusión y ha desembocado en prácticas inseguras. El avance de la

tecnología y la actualización de las normas técnicas tienen que ir de la mano, razón por la cual en

este webinar observaremos cómo evolucionó el tema de las puestas a tierra para equipo

electrónico y de qué forma se controlan los problemas que históricamente han existido en torno a

e

Términos asociados

IEEE 1100

En general, existen tres requisitos para puesta a tierra:

• Proporcionar un camino de baja impedancia para el retorno de las corrientes de falla, de

modo que permita la operación de los dispositivos de sobre-corriente rápidamente.

• El mantenimiento de una baja diferencia de potencial entre las partes metálicas

expuestas para evitar riesgos al personal.

• Control de sobretensión

IEEE 142

• El control de la tensión con respecto a tierra, dentro de límites predecibles.

• Proporcionar un flujo de corriente que va a permitir la detección de una indeseada

conexión entre los conductores del sistema y de tierra y tal detección puede entonces

iniciar el funcionamiento de dispositivos automáticos para eliminar la fuente de tensión de

estos conductores.

NFPA 70 Artículo 250.4

• Limitar las tensiones generadas por los rayos, líneas de alimentación o contacto accidental

con líneas de mayor tensión.

• Estabilizar la tensión a tierra en condiciones de operación normal.

• Limitar las tensiones entre las envolventes (elementos metálicos no portadores de

corriente en condiciones normales de operación) y los elementos portadores de corriente

del equipo eléctrico.

• Proveer un camino efectivo a la corriente de falla.

TODAS COINCIDEN

• Para ayudar a limitar la tensión causada por el contacto accidental de los conductores de

alimentación de CA con conductores de mayor tensión.

• Para ayudar a disipar sobretensiones eléctricas y fallas, para reducir al mínimo las

posibilidades de daño por diferencias de potencial a tierra.

• para ayudar a limitar las tensiones provocadas por un rayo. Para ayudar a

mantener una baja diferencia de potencial entre los objetos metálicos expuestos.

• Para estabilizar la tensión a tierra del sistema eléctrico bajo condiciones normales de

operación.

• Contribuir a la operación del equipo confiable.

• Proporcionar una señal de referencia común.

Sin embargo el avance de la tecnología y el aumento vertiginoso del uso de equipos electrónicos

vino acompañado de problemas de compatibilidad electromagnética que pronto fueron asociados

con la puesta a tierra

Errores en el cableado del conductor neutro y de su unión con el sistema de puesta a tierra

causaban tensiones que se podían percibir en el enlace entre el equipo sensible y los periféricos o

bien en los diferentes puntos de una misma instalación a la cual se le alimentaba con suministro

eléctrico y con algún tipo de señal con referencia a tierra.

A esto se le sumó el ruido

Figura 1 Tensión neutro-tierra

Ante este problema el NEC reconoce que existen equipos sensibles a corrientes circulando por el

sistema de puesta a tierra y se permite entonces que los EGC de estos equipos tengan aislamiento.

Esta medida reduce sustancialmente el ruido

Pero aún quedaba la inquietud sobre dónde poner a tierra la instalación electrónica.

• En la fuente de alimentación

• En el panel principal

• En el secundario de un sistema derivado separado.

Figura 2 Puesta a tierra independiente (Concepto mal implementado)

Incluso con 1 m de separación existen diferencias de potencial entre dos electrodos y este puede

ser acoplado a cualquier equipo electrónico, pero a simple vista el sistema mejoraba.

Mientras el problema del ruido fue eliminado por la práctica de “tierra aislada”, un

número de incidentes catastróficos se encontraron y el análisis de estos indicó que la

separación fue el motivo de tensiones muy grandes que se inducen en

componentes de equipos electrónicos en condiciones de tormenta.

• Diferencias de potencial ante descargas eléctricas atmosféricas.

• Acoplamientos capacitivos entre los equipos y el edificio.

• Inducción por nubes cargadas (aún sin caer rayos).

Figura 3 Tensión en caso de rayo, entre puestas a tierra separadas

Figura 4 Tensión inducida entre puestas a tierra separadas

Figura 5 Corriente de falla en puestas a tierra separadas (no operan protecciones)

Todas estas prácticas que se presentan en las figuras 2 a 5 fueron intentos por solucionar el

problema de la tensión entre neutro y tierra mostrado en la figura 1.

Un análisis de eventos catastróficos concluyó que “un Grave error en la comprensión de la

funcionalidad de los conductores de neutro y tierra por parte de los fabricantes, ha llevado a

especificar instalaciones que incumplen el NEC”.

(5.5.3.1 IEEE 142 de 2007)

Para eliminar las violaciones al NEC originadas por las múltiples conexiones a tierra, se desarrolló y

se recomienda el sistema de puesta a tierra de un solo punto, en el que todas los componentes del

equipo electrónico se conectan en un solo punto con el sistema de potencia y los equipos

periféricos deben estar preferiblemente conectados a través de fibra óptica o redes inalámbricas.

Figura 6 Puesta a tierra única (lo correcto)

Figura 7 Único punto de conexión del sistema eléctrico a tierra

Figura 8 Esquema adecuado de conexión a tierra para equipo electrónico

CONCLUSIÓN

La sensibilidad de los equipos electrónicos ha sido un tema de amplia discusión a nivel técnico y

los esfuerzos por solucionar los problemas que aparecen como parte de esta sensibilidad deben

enfocarse en 3 aspectos.

1. Restringir o eliminar las perturbaciones

2. Hacer inmune el receptor

3. Intervenir el medio de acople

Implementando medidas como las siguientes:

Hacer inmune el receptor

Transmisión de señales a través de medios balanceados que restan al par la

perturbación en el sistema de puesta a tierra.

Intervenir el medio de acople

Mejoras en las prácticas de instalación.

• Trenzado de circuitos eléctricos.

• Transformadores de aislamiento

• Procesos sistemáticos de diseño Vs improvisación, tanto para el sistema eléctrico como el

arquitectónico.

• Reducir longitud de circuitos en los que puede presentarse acoples.

• Percibir la instalación de forma integral y no AISLADA