Una tierra flotante es un punto de referencia para el potencial eléctrico en un circuito que está aislado galvánicamente de la tierra real .
La mayoría de los circuitos eléctricos tienen una conexión a tierra que está conectada eléctricamente a la Tierra , de ahí el nombre de "tierra". Se dice que la tierra es flotante cuando esta conexión no existe. [1]
Los conductores también se describen como conductores con tensión flotante si no están conectados eléctricamente a otro conductor no flotante (conectado a tierra). Sin dicha conexión, los flujos de tensión y corriente son inducidos por campos electromagnéticos o acumulación de carga dentro del conductor en lugar de deberse a la diferencia de potencial externa habitual de una fuente de energía.
Los equipos eléctricos pueden diseñarse con una conexión a tierra flotante por varias razones. Una de ellas es la seguridad. Por ejemplo, una fuente de alimentación de CC de bajo voltaje, como un cargador de teléfono móvil, se conecta a la red eléctrica a través de un transformador de un tipo u otro, y no hay una conexión eléctrica directa entre la ruta de retorno de corriente en el lado de bajo voltaje y la tierra física (tierra). Asegurarse de que no haya una conexión eléctrica entre la tensión de la red y el enchufe de bajo voltaje hace que sea mucho más fácil garantizar la seguridad del suministro. También permite que el cargador se conecte de forma segura solo a la fase y al neutro, lo que permite un enchufe de dos clavijas en los países donde esto es relevante. De hecho, cualquier electrodoméstico con un enchufe de dos clavijas debe tener una conexión a tierra flotante. [2]
Otra aplicación es en equipos de prueba electrónicos . Supongamos que desea medir una diferencia de potencial de 0,5 V entre dos cables que están ambos aproximadamente a 100 V por encima de la tierra. Si su dispositivo de medición tiene que conectarse a tierra, algunos de sus componentes electrónicos deben lidiar con una diferencia de potencial de 100 V en sus terminales. Si todo el dispositivo flota, entonces su electrónica solo verá la diferencia de 0,5 V, lo que permitirá utilizar componentes más delicados, que pueden realizar mediciones más precisas. Estos dispositivos suelen funcionar con baterías .
Otras aplicaciones incluyen aeronaves y naves espaciales, donde una conexión directa a tierra es físicamente imposible durante el vuelo.
En cuarto lugar, una conexión a tierra flotante puede ayudar a eliminar los bucles de tierra , [3] lo que reduce el ruido acoplado al sistema. La imagen de la derecha muestra un ejemplo de dicha configuración. Los sistemas aislados de esta manera pueden sufrir y sufren desviaciones de potencial y, si el transformador es capaz de suministrar mucha energía, pueden resultar peligrosos. Esto es particularmente probable si el sistema flotante está cerca de líneas eléctricas de alta tensión. [4] Para reducir el peligro de descargas eléctricas, el chasis de los instrumentos suele estar conectado por separado a tierra. [5]
Las conexiones a tierra flotantes pueden ser peligrosas si se deben a una conexión a tierra incorrecta de un equipo que fue diseñado para requerir una conexión a tierra, ya que el chasis puede tener un potencial muy diferente al de cualquier organismo cercano, que luego recibe una descarga eléctrica al tocarlo. Los televisores con chasis activo, también conocidos como chasis caliente, en los que la conexión a tierra del equipo se deriva rectificando la red eléctrica activa, eran comunes hasta la década de 1990. [6]
Las tomas de tierra con corriente expuestas son peligrosas. Tienen corriente y pueden electrocutar a los usuarios finales si las tocan. Las tomas de auriculares que los usuarios finales instalan en los chasis de los televisores con corriente son especialmente peligrosas, ya que no solo suelen tener corriente, sino que cualquier descarga eléctrica pasará a través de la cabeza del usuario. Los equipos con una toma de auriculares y un chasis con corriente utilizan un transformador de aislamiento de audio para que la disposición sea segura.
Las conexiones a tierra flotantes pueden causar problemas con los equipos de audio que utilizan conectores RCA (también llamados conectores fonográficos). Con estos conectores comunes, el pin de señal se conecta antes que la conexión a tierra, y dos equipos pueden tener una diferencia mayor entre sus conexiones a tierra de la necesaria para saturar la entrada de audio. Como resultado, enchufar o desenchufar mientras el equipo está encendido puede generar ruidos muy fuertes en los altavoces. Si la diferencia de voltaje de conexión a tierra es pequeña, tiende a causar solo zumbidos y clics.
Se puede incorporar un dispositivo de corriente residual a un sistema para reducir, pero no eliminar, los riesgos causados por una tierra flotante.