Puesta a tierra en sistemas de videovigilancia

Dentro de los aspectos básicos a tener en cuenta y que hacen parte de las buenas prácticas relacionadas con las puestas a tierra, revisaremos los siguientes:

Objetivo de las puestas a tierra

La necesidad de vinculación y puesta a tierra en un sistema de vigilancia se puede orientar a tres aspectos fundamentales: seguridad, calidad de la señal y protección de equipos. 

Seguridad 

Es el aspecto más importante, dado que un mal sistema a tierra puede causar graves incidentes a las personas. Cada vez que un elemento conductor como el metal está en contacto directo con la electricidad, puede conducir corrientes remanentes del sistema eléctrico. 

En ocasiones producidas por agentes externos como descargas atmosféricas, inducciones eléctricas por aparatos generadores de alto potencial, estática en ambientes ventilados y con presencia de aparatos eléctricos como salas de cómputo, laboratorios con equipos electrónicos, etc.

Como forma de evitar que el chasis, las cajas, los bastidores o los conductos metálicos representen un riesgo de electrocución, hay que asegurarse de que estén unidos eléctricamente y conectados a un sistema de puesta a tierra.

Incluso las redes de datos Ethernet pueden conducir o convertirse en una fuente de corriente no deseada que puede llegar a ser un riesgo potencial para las personas, de hecho los principios generales que se aplican a los sistemas de alto voltaje también se aplican al trabajo de bajo voltaje.

Calidad de la señal

La integridad de la señal se logra mediante conexión a tierra y unión equipotencial. Incluso las corrientes remanentes aunque pueden no ser peligrosas podrían alterar en gran medida la calidad y la transmisión de los impulsos eléctricos, algo que sucede bastante en el tráfico de redes Ethernet, cuando por la misma bandeja o ducto portacable se instala cableado eléctrico que puede generar ruido eléctrico o interferencia electromagnética.

Un buen sistema de puesta a tierra y buenas prácticas de instalación proporciona una solución para estas corrientes potencialmente nocivas para los sistemas implementados.

Cuidado de los equipos

En un sistema de videovigilancia típico, cualquiera de los dispositivos que se encuentran muy cerca de fuentes de alto voltaje, como switches de red, servidores monitores, estaciones cliente, etc. generalmente están conectados a tomas de corriente principales de pared, del mismo modo los cables de conexión y otros dispositivos se conectan a estos equipos, por lo que todo debe estar debidamente referenciado a tierra, así como las estructuras metálicas que están en contacto con los equipos deben estar entre sí compensados potencialmente. Esta es la mejor manera de evitar daños por retornos, y/o corrientes de descarga.

¿Cuál es la diferencia entre conexión a tierra y compensación eléctrica o de potencial?

Compensación de potencial (Bonding): hace referencia a la unión física y constante entre elementos metálicos con el fin de establecer una ruta o trayectoria que asegure el flujo continuo de corriente eléctrica de manera segura, también llamado como equipotencialización.

La puesta a tierra (Grounding): consiste en la creación de una conexión entre un sistema eléctrico o equipo y el suelo natural, o un cuerpo conductor que sirva en su lugar.

Ahora bien el sistema de puesta a tierra es el que se forma cuando todas las conexiones de puesta a tierra, en un sistema de potencia específico, se interconectan.

Siguiendo el precepto de que la electricidad sigue el camino de menor resistencia, la puesta a tierra y la unión equipotencial es la práctica de instalar equipos eléctricamente sensibles en un punto definido que generalmente está dentro de los diseños en los proyectos de redes de datos y/o eléctricas.

Elementos típicos para puesta a tierra en videovigilancia

Para las redes de video, se emplean tres tipos principales de métodos de puesta a tierra y unión equipotencial:

• Puntos de conexión en chasis de rack’s 
• Tornillos/pernos del chasis
• Uso de clavija de tierra del enchufe

En general, cualquiera o todos estos métodos deben usarse donde se presenten. Estos métodos se basan en la disponibilidad y la instalación adecuada de un punto de tierra formal diseñado en los planos arquitectónicos y eléctricos de una instalación.

En la mayoría de los casos, estos estarán disponibles dentro de un centro de datos o sala de servidores en forma de puntos en la barra principal de tierras TMGB.

Chasis en rack’s de equipos

La mayoría de los equipos de montaje en bastidor se conectan a tierra a través del contacto de los tornillos de montaje que aseguran los dispositivos al bastidor. Sin embargo, en muchos casos, se requiere un paso adicional que implica conectar un cable de conexión a tierra al chasis y al bastidor por medio de un conector y tornillo con tuerca. 

Usualmente este método se describe en las instrucciones de instalación del dispositivo que se instala  en bastidores dentro de un  rack estándar . A continuación se muestra un ejemplo típico de un equipo de grabación con montaje tipo rack:

Tornillos/pernos del chasis

En otros casos, un solo tornillo o cable (a menudo con un código de color verde) se encuentra en el soporte de metal o en el chasis de un dispositivo. 

Midspan PoE de uso externo

Las cámaras con montajes especiales como fuentes de potencia con cajas de conexiones eléctricas o inyectores PoE midspan son ejemplos que podemos encontrar en aplicaciones en ambientes externos o de intemperie. 

El punto de conexión a tierra' donde los cables de unión o los cables de conexión a tierra pueden conectarse físicamente a la unidad, suele estar marcado con un símbolo universal de 'punto de conexión a tierra':

Para que este tipo de conexión a tierra sea eficaz, el cable adjunto debe estar correctamente conectado a los puntos de unión o conexión a tierra en ambos extremos.

Tercera clavija de conexión

El tipo más común de conexión a tierra también es el menos efectivo para prevenir problemas en el sistema de vigilancia. Los dispositivos eléctricos modernos incluyen una tercera clavija que conecta en el extremo del equipo a la entrada  modular de alimentación del mismo y del otro extremo al toma eléctrico de fuente de energía. La siguiente imagen muestra cómo esta punta entra en contacto con el punto de tierra conectado al enchufe del toma de voltaje:

Sin embargo, este tipo de conexión a tierra suele ser solamente un mecanismo para mantener la seguridad del chasis mediante la creación de una ruta de menor resistencia entre la fuente de alimentación interna del dispositivo, la carcasa y el circuito eléctrico principal. 

En ocasiones si el toma eléctrico no tiene la opción de este tercer conector, no lo corte o dañe, busque una alternativa para su correcto uso porque si el equipo lo incluye es porque se necesita. 

Uso de adaptador cuando no hay conector de tierra en el toma eléctrico

Es posible que la conexión a tierra de este tipo de tomas no esté integrado a ningún cableado o dispositivo conectado a su vez al la red o malla de tierra, por lo que es importante verificar los circuitos eléctricos y las conexiones a tierra de los mismos, en videovigilancia es importante que los elementos que componen el sistema pertenezcan a la misma red de puesta a tierra para así evitar diferencias de potencial o retornos de corriente entre el punto de conexión de neutro y tierra.

Conexión a tierra del lado de la cámara

Por lo general, la mayor amenaza de descarga eléctrica o daño eléctrico en el lado de la cámara se presentan en ambientes de instalaciones en exterior o a la intemperie por descargas atmosféricas o rayos.

Si cae un rayo cerca de la cámara, el cable puede convertirse en un conductor de  voltaje y corriente extremadamente altos y muy peligrosos. Normalmente se utiliza un "pararrayos" para aislar la oleada de corriente lo más cerca posible de la cámara.

Fuente: DEHN

Conexión a tierra del blindaje del cable

Algunas variedades de cable incluyen blindaje o elementos metálicos de puesta a tierra, un ejemplo es el cable STP (par trenzado blindado), que incluye una cubierta de aluminio que rodea los pares o el grupo completo de pares que deben estar conectados a tierra para disipar posibles interferencias eléctricas dañinas.

Cable STP, recubrimiento interno metálico

En el caso de los cables STP, la mayor parte del blindaje está diseñado para conectarse a tierra en el conector Ethernet RJ45. Sin embargo, mantener el contacto conductivo con el puerto del interruptor y el blindaje del cable requiere que el conector mismo sea conductivo. 

Implementación de conectores blindados en cable STP

El conector tipo STP está revestido con un marco metálico que mantiene el blindaje del cable en contacto con el puerto de conexión conectado a tierra. Con el fin de mantener la unión equipotencial al usar cable STP debemos usar  blindaje, los conectores RJ45 con blindaje. Al usar los conectores RJ45 sin blindaje con este tipo de cable no se cumple el objetivo del mismo.

Problemas de bucle de tierra

En los sistemas de CCTV analógicos, cuando las cámaras y las grabadoras se conectan a tierra en puntos con diferentes potenciales, el cable que se extiende entre esos dos puntos puede convertirse en receptor de corrientes que pueden ser pequeñas pero que alteran la señal, comúnmente llamadas "bucles de tierra". 

Dado que la impedancia de la señal de video de CCTV analógicos es especialmente sensible a estas corrientes, es común usar aisladores o bloqueadores para captar y descargar a tierra esas corrientes.

Aislador de bucle de tierra

Con el video IP, este no es un problema común, debido a que la señal no es de tipo radio-guiada y sumado a ello las propiedades de par trenzado del cableado UTP ayudan a que esto no se presente.

Un buen diseño del tendido de cableado hará que sea mucho más difícil que dicha corriente interfiera y viaje en un 'bucle' de cable y, por lo tanto, aunque se puede presentar no es un problema crítico.

Estándares de referencia para normatividad eléctrica 

En este punto recomendamos a nuestros lectores revisar la normativa local para las instalaciones eléctricas de baja potencia, conexión a tierra y sistemas equipotenciales. Para cada país esta puede variar incluso en función de las condiciones climáticas, normas de construcción, niveles de potencial eléctrico, etc. 

Sin embargo mencionaremos dos recomendaciones con base en la TIA o la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones por sus siglas en inglés, las cuales son especialmente útiles y ampliamente usadas en aplicaciones y proyectos con centros de datos y cableado estructurado.

TIA-942

Dado que la seguridad eléctrica se aplica a los diseños de centros de datos, esta especificación describe las disposiciones mínimas para la conexión a tierra dentro de una red informática.

TIA-607-C

Este subestándar describe específicamente los métodos de puesta a tierra y unión exigidos por TIA-942.

Juntos, estos dos documentos conforman una buena referencia de cómo los sistemas de puesta a tierra en proyectos de videovigilancia se pueden implementar  correctamente, incluidos los tres mecanismos que en esta nota describimos y revisamos: 

• Puntos de conexión en chasis de rack’s 
• Tornillos/pernos del chasis
• Uso de clavija de tierra del enchufe

Conclusión

Las puestas a tierra pueden ser un dolor de cabeza cuando no se implementan o cuando no se hacen de la manera correcta, el no incluirse puede conllevar a riesgos para las personas y daños para los equipos que incluso no contarán con garantía ante el fabricante, sumado a ello la inconformidad de los clientes finales y la falta de profesionalismo que se reflejará en ello. Es por esto que se debe reconocer la importancia de su implementación, así como el aprender sobre ello y conservar las buenas prácticas en nuestros proyectos de videovigilancia y en general en seguridad electrónica.