Diferencia entre conductores neutros y de puesta a tierra en ingeniería eléctrica

Los cables neutros y de conexión a tierra a menudo se confunden fuera del comercio eléctrico, ya que ambos conductores tienen voltaje cero. En realidad, si conecta el cable de tierra como neutro por error, la mayoría de los dispositivos funcionarán correctamente. Sin embargo, tal conexión está en contra del código, ya que cada conductor tiene una función diferente en una instalación eléctrica.

El Código Eléctrico Nacional (NFPA 70 NEC) establece colores de aislamiento para los cables neutros y de conexión a tierra. Los colores estándar simplifican instalacion electrica, mientras lo hace más seguro.

  • Colores de hilos neutros: Blanco o gris
  • Colores de los cables de puesta a tierra: Verde, verde-amarillo o desnudo

Estos colores de aislamiento solo están permitidos para conductores neutros y de tierra, y su uso para cualquiera de las fases de voltaje vivo está en contra del código. Los electricistas trabajan con la suposición de que el cableado de estos colores tiene voltaje cero, y el uso de aislamiento blanco o verde para un conductor vivo sería una trampa mortal (y contra el código en primer lugar).


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Papel del conductor neutro en circuitos eléctricos

Diferencia entre conductores neutros y de puesta a tierra en ingeniería eléctrica

Para visualizar cómo funciona el conductor neutro, considere que la energía eléctrica se entrega como corriente a través de una diferencia de voltaje. El voltaje es transportado por el conductor vivo, pero un conductor neutro también es necesario para dos funciones importantes:

  • Sirviendo como punto de referencia de voltaje cero.
  • Completando el circuito, proporcionando una ruta de retorno para la corriente suministrada por el conductor vivo.

Si solo el conductor vivo está conectado a un dispositivo eléctrico, no se activará porque la corriente no puede circular, independientemente del voltaje aplicado. Esto es similar a cómo una turbina hidroeléctrica requiere una salida para producir movimiento: si la descarga de la turbina está bloqueada, el agua no puede fluir y la turbina no puede girar.

Cuando una instalación usa potencia trifásica, puede haber casos en los que no se requiera el conductor neutro.

  • Un sistema trifásico con un voltaje de línea de 120 V proporciona 208V entre fases, y puede conectar una carga de 208 V entre dos fases sin usar un cable neutro. Ambos conductores vivos transportan voltaje, pero la corriente puede fluir porque tienen diferentes voltajes.
  • Las cargas trifásicas, como los motores eléctricos, a menudo están diseñadas para funcionar con tres conductores vivos y sin conductor neutro. Aquí se aplica el mismo principio: la corriente puede fluir entre conductores activos a diferentes voltajes.

Incluso si algunas cargas no usan el conductor neutro en una instalación trifásica, es necesario para cargas monofásicas que solo usan uno de los voltajes de línea. En teoría, cuando se conectan cargas idénticas a las tres fases, sus corrientes se cancelan y el conductor neutro lleva corriente cero. Sin embargo, esto es inviable en instalaciones de la vida real, y el conductor neutro lleva el desequilibrio de corriente entre las tres fases.

Papel del conductor de puesta a tierra en circuitos eléctricos

Diferencia entre conductores neutros y de puesta a tierra en ingeniería eléctrica

El conductor de puesta a tierra tiene voltaje cero al igual que el conductor neutro, pero cumple una función diferente. Como lo indica su nombre, este conductor proporciona una conexión a tierra para todos los aparatos y equipos.

  • En condiciones normales, toda la corriente regresa a través del conductor neutro y el conductor de tierra no tiene corriente.
  • Cuando ocurre una falla en la línea, el conductor de puesta a tierra proporciona una ruta de retorno para la corriente de falla. Los dispositivos de protección eléctrica pueden detectar esta condición y desconectan inmediatamente el circuito de la fuente de alimentación.

Sin una conexión a tierra, los aparatos y equipos se energizan si un cable vivo los toca accidentalmente. La falla no se desconecta, ya que los dispositivos de protección solo pueden responder cuando hay una corriente de falla en un cable de tierra. En este caso, cualquier persona que toque la superficie energizada sufrirá una descarga eléctrica.

Dado que una falla a tierra puede afectar cualquier circuito, se requiere el conductor de conexión a tierra incluso cuando no hay un cable neutro. Por ejemplo, si un motor usa tres conductores activos y no un neutro, aún se requiere conexión a tierra porque cualquiera de los cables activos puede causar una falla.

Dimensionamiento correcto de conductores neutros y de puesta a tierra

Los conductores activos están dimensionados para la corriente que se espera que transporten, y lo mismo se aplica a los conductores neutros en circuitos monofásicos (llevan la misma corriente que el cable activo). Sin embargo, se aplican reglas diferentes para los circuitos trifásicos: una práctica común es usar el mismo tamaño de cable que los conductores de fase, pero algunas aplicaciones requieren un tamaño de cable más grande para el conductor neutro.

  • Los conductores de puesta a tierra para circuitos derivados se dimensionan según la capacidad del dispositivo de protección contra sobrecorriente, utilizando las tablas proporcionadas en el NEC.
  • Por otro lado, los conductores de puesta a tierra para la entrada de servicio principal se dimensionan en función de la capacidad de los conductores de servicio. El NEC proporciona tablas para ambos casos.

Trabajando con calificados Ingenieros electricos desde el inicio del proyecto, puede estar seguro de que todos los componentes se especifican de acuerdo con el NEC y los códigos locales. Esto no solo proporciona seguridad, sino también una rápida aprobación del proyecto con las autoridades locales. Los ingenieros eléctricos también pueden sugerir medidas de eficiencia energética para ahorrar en las facturas de energía.