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La mala toma de tierra en los equipos de sonido acostumbra a ser la responsable de ciertos tipos de anomalías en el funcionamiento de los mismos.
Este problema suele ser un rompedero de cabeza que no se soluciona con la utilización de cables de conexión buenísi-si-mos y/o carísi-si-mos, sino con una adecuada y eficaz puesta a tierra de todo el sistema.
Pero… ¿qué es la toma de tierra? (Apuntar que tierra y masa son dos cosas diferentes).
Sintetizando, la toma de tierra es un cable bicolor (generalmente, amarillo y verde) que forma parte de la instalación eléctrica de las viviendas.
Este cable une todos los puntos de tierra de los enchufes de la vivienda (y, posiblemente, algunos otros elementos) con la tierra física. De este modo se crea un circuito de seguridad, tanto para personas y animales, como para la propia instalación eléctrica y los elementos a ella conectados.
La unión a tierra se efectúa enterrando una (o más) piqueta o plancha de un metal buen conductor, habitualmente de cobre, y atornillando a este elemento el cable de tierra bicolor que llega desde la vivienda.
La resistencia (R) que deben presentar las puestas a tierra debe ser de un valor bastante bajo para que la instalación cumpla eficazmente su función. Los reglamentos de instalaciones de baja tensión establecen en sus normativas los valores adecuados y aceptados para dicha R.
Centrándonos en el audio, una mala o ausente toma de tierra es, generalmente, la causante de interferencias molestas que salen por los altavoces mezcladas con el sonido.
Interferencias típicas relacionadas con una mala o ausente toma de tierra son:
- ruidos continuos tipo fritura (como el de una sartén con aceite caliente friendo algo).
- ruidos transitorios, pero frecuentes, como “clicks”, “chis”, “chas”, “pops”, “ras”…
Otro tipo de interferencias típicas en audio, como el ronquido (hum) o el soplido continuos, pueden tener o no algún tipo de relación con la toma de tierra pero, probablemente, no será ella su causante.
En la fig.1 vemos un mismo equipo (amplificador, ordenador, monitor activo, etc.) en dos situaciones diferentes: sin toma de tierra (A) y con su toma de tierra conectada (B).
El equipo tiene una carcasa metálica que funciona como una jaula de Faraday. Por un lado, impide que las interferencias del exterior interfieran con sus circuitos internos y, por otro lado, impide que salgan al exterior las potenciales interferencias internas que él mismo pueda generar.
Si no existe un “tubo de escape”, una parte de esas interferencias van a pasar a la red eléctrica pudiendo provocar interferencias en otros equipos conectados a la misma red.
La toma de tierra es ese “tubo de escape” necesario para que toda esa “basura” tenga una vía de salida alternativa y no contamine la red.
# LOS ELEMENTOS #
En la fig. superior vemos tres posibles escenarios de una puesta a tierra.
En A, la correcta. El enchufe base con su fase (F) y neutro (N) conectados, y su contacto de tierra (T) unido al cable bicolor que lo conecta eléctricamente con la tierra física.
En B, no existe el cable bicolor de tierra y, por lo tanto, el enchufe carece de puesta a tierra.
En C, aunque existe el cable bicolor, este no se conecta con la tierra (porque está roto, la conexión con la piqueta oxidada, la tierra muy seca y con poca conductividad, etc.). Este enchufe, como en el caso B, también carece de una puesta a tierra funcional.
La buena toma de tierra no depende exclusivamente de los enchufes de pared o base que hemos visto. Los enchufes aéreos que les conectemos, y sus cables, también deben estar en consonancia.
En la fig.3 vemos algunos tipos de enchufes bastante habituales en Europa.
El de la izquierda, tipo C, no tiene punto de conexión para la toma de tierra (ni el de pared, ni el aéreo), por lo tanto, no se puede hacer una puesta a tierra con este tipo de enchufes.
El del centro, tipo E, además de las tomas de fase (F) y neutro (N), lleva una clavija macho para la toma de tierra en la base (flecha verde). Esta clavija hará conexión con la hembra del aéreo (flecha amarilla).
El de la derecha, tipo D, lleva en su base dos ganchos metálicos para la toma de tierra (flechas verdes) que están unidos internamente. Estos ganchos harán conexión con la lámina metálica del aéreo (flechas amarillas).
En la fig.superior, izquierda, podemos ver un cable de conexión cuyos enchufes carecen de toma de tierra (tipo C).
En el centro, un enchufe aéreo macho de tipo D que ya no se usa mucho en la actualidad. Supongo que esto es debido a su falta de compatibilidad con los enchufes de tipo E (?).
A la derecha, un cable de conexión con toma de tierra cuyo macho es compatible con enchufes de tipo D y E.
Es un cable muy popular para el conexionado a la red de aquellos equipos que necesitan toma de tierra.
# MEDICIONES #
Bien… ya conocemos los elementos que permiten una conexión de los equipos a la toma de tierra.
Ahora, la pregunta es: ¿es efectiva la toma de tierra de mi instalación? ¿Está funcionando bien?
Lo principal será saber si nuestra toma de tierra existe, es decir: si hay un cable bicolor conectado a la tierra física en los enchufes base y, si este existe, saber si está bien conectado.
Para saber si existe, llega con abrir un enchufe de la pared y observar si está ahí el cable bicolor conectado al enchufe. Este paso no es necesario si vamos a hacer mediciones.
Para saber si está bien conectado (repasar lo comentado para la fig.2) debemos hacer unas sencillas medidas con un simple medidor (voltímetro, polímetro, tester).
En la fig. superior, a la izquierda, vemos la conexión de dos lámparas a una instalación eléctrica con una buena toma de tierra.
L1 está conectada, como es habitual en la iluminación de las viviendas, entre fase (F) y neutro (N). Como la diferencia de potencial (d.d.p.) entre fase y neutro es de 220V (F:220v, N:0v) la bombilla se encenderá.
L2 está conectada entre fase (F) y tierra (T). Como la diferencia de potencial (d.d.p.) entre fase y tierra es de 220V (F:220v, T:0v) la bombilla también se encenderá.
Advertencia: Esta conexión de L2, si la hacéis en la práctica, probablemente hará que salte el DIFERENCIAL del cuadro general de la vivienda, porque es apreciable la corriente de fuga que se va por el camino de tierra en vez de retornar por el neutro (que es lo que está previsto).
Si, en vez de L2, conectamos entre F y T un voltímetro, no se producirá este efecto porque las corrientes implicadas para la medida son insignificantes.
En el centro (también con una buena toma de tierra).
Sustituimos L1 y L2 por los medidores M1 y M2 los cuales nos indicarán el voltaje que hay en esos puntos: 220V.
Como la diferencia de potencial (d.d.p.) entre neutro y tierra es de 0V (N:0v, T:0v), el medidor M3 indicará que el voltaje entre esos dos puntos es: 0V.
Si ahí pusiéramos una tercera lámpara, esta no se encendería nunca.
A la derecha (sin toma de tierra o con una tierra muy defectuosa).
Vemos que L2, conectada entre fase y tierra, no se enciende. Esto se debe a que la corriente puede fluir hacia L2 desde la fase, pero no tiene un camino de retorno para cerrar el circuito y esto impide su funcionamiento.
TABLA RESUMEN
Puntos
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con buena tierra |
sin tierra o
con tierra defectuosa
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F + N
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220V (1) |
220V (4) |
F + T
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220V (2) |
0V (5) |
N + T
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0V (3) |
0V (6) |
Dependiendo del estado real de la toma de tierra:
(2) En la práctica, este valor puede ser unos voltios más bajo que el (1).
(3) En la práctica, este valor puede ser de unos pocos voltios.
(5) En la práctica, este valor puede ser de unas decenas de voltios.
(6) En la práctica, este valor puede ser de unas decenas de voltios.
Que (5) y (6) tengan un valor similar indica claramente una ausencia de tierra.
Las medidas se harán con un polímetro eligiendo una escala superior al máximo voltaje a medir (en este caso, superior a 220V) y en corriente alterna (AC). Como en alterna (AC) no hay polaridad, da igual cual punta del medidor (roja o negra) coloquemos en los puntos de medición.
Hacer mediciones en los enchufes base puede ser engorroso.
Para resolverlo podemos tomar el ejemplo de la fig.6 en el que se utiliza un cable de conexión cuyo macho se enchufa al enchufe base. El conector hembra del otro extremo del cable nos permite introducir cómodamente las puntas del polímetro para hacer las mediciones.
La conexión de tierra es siempre la de arriba, marcada con la flecha amarilla.
Las otras dos conexiones son para la fase y el neutro.
No sabemos cual de ellas es la fase o el neutro (podemos averiguarlo con la ayuda de un buscapolos, p.e.) pero tampoco necesitamos conocer este dato para hacer las comprobaciones.
Con una buena tierra (con F a la derecha y N a la izquierda en cada imagen):
A.- entre F y N nos va a medir 220V.
B.- entre F y T, nos medirá también 220V (o un poco menos).
Si F no está a la derecha, tendremos una lectura de 0V porque estaremos midiendo realmente entre N y T (ver C).
C.- entre N y T, nos dará una medida de 0V (o unos pocos voltios).
Si N no está a la izquierda, tendremos una lectura de 220V porque estaremos midiendo realmente entre F y T (ver B).
Repasa la TABLA RESUMEN vista anteriormente para entender bien el significado de las medidas y estar seguro de si tienes o no tienes una buena toma de tierra en tu instalación.
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Muy, muy, resumidito:
De las tres diferentes medidas de la fig.6 …
* si dos de ellas te dan 220V (o valores muy próximos), tienes una tierra BUENA o ACEPTABLE.
* si dos de ellas te dan 0V (u otro valor parecido en ambas), tienes una tierra MALA o INEXISTENTE.
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Nota: Aunque tomamos como referencia esos 220V para los ejemplos, en cada caso particular las mediciones pueden arrojar un valor diferente (habitualmente entre los 220V y los 240V). Así que, debéis sustituir los 220V de los ejemplos por el valor real medido en vuestra propia instalación.
# PROBLEMAS AÑADIDOS #
En la fig. superior vemos un caso bastante habitual: el de una regleta de extensión donde tenemos varios equipos conectados.
Todas las conexiones (enchufes, cables y equipos) tienen su correspondiente toma de tierra pero la toma de tierra de la regleta NO está conectada al enchufe base de la pared (p.e. porque utiliza un enchufe tipo C).
En este caso, las conexiones de tierra están conectadas a todos los equipos y parece algo bueno, peeeero… no existe una conexión con la tierra física!!!... y, con esta situación, se pueden generar bucles de tierra fácilmente.
Eso es como conectar entre sí los tubos de escape de varios coches, sin ofrecerles una vía de salida. La polución de cada uno de ellos invadirá a los demás creando un circulo vicioso con consecuencias siempre negativas.
En el ejemplo expuesto sucede lo mismo pero a nivel eléctrico y electromagnético. Lejos de resolver, una conexión de este tipo puede acarrearnos bastantes problemas.
Algo similar a lo comentado sobre la regleta ocurre cuando conectamos los equipos a los diferentes enchufes base de la vivienda que tienen cableado de tierra y la tierra física no funciona (ver fig.2, caso C).
# FILTRANDO LA RED #
La red eléctrica acostumbra estar llena de parásitos que pueden interferir con los equipos de sonido.
Una buena toma de tierra y un buen conexionado de los equipos suelen reducir considerablemente dichas interferencias pero, aún así, en ocasiones no son capaces de evitarlas al 100%. Este es un tema que puede volverse complejo, ya que, lo que ocurre en la instalación de cada vivienda es un mundo a parte.
En estos casos puede ser muy oportuno añadir filtros de red (sobre todo en la línea eléctrica que alimenta los equipos de audio) similares a los mostrados en la Fig.8.
Existen varios tipos de filtros anti-interferencias para la red. Casi todos suelen incorporar algún elemento para filtrar la EMI (interferencia electromagnética) causante de muchas interferencias en el audio.
Su mayor o menor eficacia radica en su mejor o peor constitución (diseño, componentes, etc.) y en su mejor o peor elección para el tipo de interferencias que deseemos eliminar.
Los filtros de red poco o nada pueden hacer sin tener una buena toma de tierra (en parte, dependen de ella).
Por esta razón, sin una buena tierra, cualquier intento de solución utilizando sólo los filtros tiene pocas posibilidades de éxito.
# OBSERVACIONES FINALES #
Aunque en esta lección hemos tratado de ceñir el tema de la toma de tierra al mundo del audio y sus singularidades, hemos de recordar que es un asunto de vital importancia para la seguridad personal y de las propias instalaciones en nuestros hogares.
Las mediciones aquí mostradas nos dan una idea de como está funcionando nuestra toma de tierra.
Si ves que las mediciones que aparecen en la instalación de tu vivienda son muy dispares respecto a lo que aquí se ha comentado, deberías ponerte en contacto con un profesional para que revise tu instalación ya que, con el paso del tiempo, las puestas a tierra pueden sufrir degradaciones (roturas de cables, oxidación en la conexión del cable con la piqueta, tierra física reseca y con poca conductividad, etc.) que provocarán la pérdida gradual de una protección vital.
Instalar una BUENA toma de tierra no es un proceso sencillo que pueda hacer cualquier bricoelectricista o bricoelectrónico. Lo que está en juego es lo suficientemente importante como para no dejarlo en manos de un aficionado. No lo dudes, si lo necesitas, acude a un profesional.
Una buena toma de tierra te dará protección y seguridad. Con los consejos aquí expuestos, también te proporcionará una mayor satisfacción en tus audiciones ;-)
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