Tierra, masa y GND - ¿qué son y qué son las diferencias entre ellos?

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Tierra, masa y GND

 

Tierra

Introducción

Seguro que has leído estos nombres un montón de veces pero, ¿qué significan y qué diferencias tienen? La puesta a tierra o conexión a tierra es la conexión de las superficies conductoras expuestas, a algún punto no energizado; comúnmente es la misma tierra sobre la que se posa la construcción, de allí el nombre. Este concepto es más usado en el mundo eléctrico, más que en el electrónico, donde se usa más el término “masa”. 

Nombres

Entre los sinónimos básicamente referidos a lo mismo, podemos encontrar puesta a tierra, conexión a tierra, masa, GND o simplemente tierra. Principalmente depende de si estás en ámbito eléctrico o electrónico.

Masa, neutro, tierra

Masa o neutro son términos con los que nos referimos a la vía de retorno común de los circuitos cuando se han ido desarrollando los equipos electrónicos. Eléctricamente hablando, en todo el mundo se usa un sistema de distribución eléctrica basada en 3 conductores: fase (vivo), neutro y tierra. Básicamente significa que va a haber una diferencia de potencial entre la fase y el neutro, en específico el neutro se va a mantener constante (no necesariamente cero) y el vivo va a variar de manera senoidal (50Hz) a 220 Volts RMS, siendo lo habitual y lo usado en España.

De manera genérica la masa es simplemente una vía de retorno hacia la fuente eléctrica, la corriente en un circuito siempre tiene que volver de alguna manera u otra hacia la fuente.

En cuanto a la tierra, se conecta a la carcasa o partes metálicas exteriores del aparato eléctrico y se pone “a tierra” normalmente mediante una baliza enterrada. Esta conexión a tierra, acompañada de un sistema de protección, hace que cuando hay un fallo eléctrico, la corriente que pasa por el cable neutro se desvíe a tierra.

Nodo de referencia

Durante el análisis de un circuito, solemos escoger uno de los nodos en el circuito para que sea el nodo de referencia. El voltaje en los otros nodos se mide en relación al nodo de referencia. Cualquier nodo puede ser el de referencia, pero dos opciones comunes que simplifican el análisis de circuitos son:

·         el terminal negativo de la fuente de voltaje o de corriente que alimenta al circuito, o

·         el nodo conectado al mayor número de ramas.

Este nodo, es el que en muchos casos se conecta a tierra o masa, y por tanto, ese punto se identificará como masa. En el siguiente esquema, elegimos el nodo de referencia, que será nuestra masa, en el terminal negativo debajo de la fuente de 10V. En cuanto la otra masa que se ve a la derecha, es simbología habitual, que se usa para decir que hay una tensión de salida (E1), en la cual normalmente va conectada la carga.

Nodos_de_referencia

Ejemplo de circuito

Tipos de tierra:

Tierra física:

El término "tierra física", como su nombre indica, se refiere al potencial de la superficie de la Tierra.

 

El símbolo de la tierra en el diagrama de un circuito es:

Tierra

 

Para hacer la conexión de este potencial de tierra a un circuito eléctrico se usa un electrodo para aterrizar, que puede ser algo tan simple como una barra metálica (usualmente de cobre) introducida profundamente en el suelo, que en ocasiones debe prepararse para conseguir una mejor conducción.

 

Es un concepto vinculado a la seguridad de las personas, porque estas se hallan a su mismo potencial por estar pisando el suelo. Si cualquier aparato está a ese mismo potencial no habrá diferencia entre el aparato y la persona, por lo que no habrá descarga eléctrica peligrosa.

Tierra analógica:

La definición clásica de tierra (en inglés de Estados Unidos ground de donde viene la abreviación GND, earth en inglés de Reino Unido) es un punto que servirá como referencia de tensiones en un circuito (0 voltios). El problema de la anterior definición es que, en la práctica, esta tensión varía de un punto a otro, es decir, debido a la resistencia de los cables y a la corriente que pasa por ellos, habrá una diferencia de tensión entre un punto y otro cualquiera de un mismo cable.

 

Una definición más útil es que masa es la referencia de un conductor que es usado como retorno común de las corrientes.

 

El símbolo de la masa en el diagrama de un circuito es el siguiente (también es aceptable sin el rayado):

Rayado

En la mayoría de las aplicaciones la masa del equipo o sea el chasis, el soporte de los circuitos así como el valor 0 voltios deben, en principio, ir conectados a tierra. Por lo que muchas veces cuando se dice conexión a masa también significa conexión a tierra. En otras pocas ocasiones la masa y la tierra en un circuito no tienen por qué tener la misma tensión. Incluso la forma de onda de la masa respecto a la tierra puede ser variable, como ocurre en un convertidor Buck.

Uniones internas de los componentes

En electrónica es muy común que haya componentes que internamente tengan terminales conectados entre sí para ir al punto de referencia, a masa o a tierra. Por lo tanto, hay que mirar siempre la hoja de características (o datasheet) muy bien, antes de conectar cada componente, ya que hay veces que para unas aplicaciones es necesario que esos terminales que en principio no tienes por qué usar para tu proyecto, tengan que ir a un punto de referencia o masa.

 

FUENTES:

https://www.equaphon-university.net/masa-neutro-y-tierra-que-tienen-que-ver/

https://es.wikipedia.org/wiki/Puesta_a_tierra#:~:text=procesos%20industriales%20sensibles.-,Cableado,es%20siempre%20verde%20y%20amarillo.

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