Qué es GND y cuándo debemos unir las masas

La masa o GND es el nodo que elegimos como referencia de 0 V en un circuito. Todas las demás tensiones se expresan respecto a ese punto, salvo que indiquemos otra referencia.

A menudo nos dicen “conecta el cable negro a tierra” o “une las masas”, pero pocas veces se explica el porqué físico. Y lo que es más peligroso: se suele confundir la GND del circuito con la Tierra física de la instalación eléctrica de tu casa.

Vamos a distinguir GND de la tierra de protección y a entender cuándo dos circuitos necesitan una referencia común.

La tensión es relativa

Para entender GND, primero tenemos que recordar qué es el voltaje. El voltaje no es una magnitud absoluta, es una diferencia de potencial entre dos puntos.

Supongamos que te pregunto: “¿A qué altura está un balón?”. La pregunta no tiene sentido si no especificamos respecto a qué.

• Respecto al suelo de la habitación: 1 metro.
• Respecto a la calle (si estamos en un 5º piso): 15 metros.
• Respecto al nivel del mar: 500 metros.

En electrónica pasa lo mismo. No existe “5 Voltios” por sí solo. Existe “5 Voltios más que este otro punto”.

Qué es GND o masa

GND (Ground) o Masa es simplemente el punto del circuito que nosotros decidimos arbitrariamente que valga 0 Voltios.

Es nuestra referencia, nuestro “suelo”. Es el punto donde colocamos la punta negra del multímetro para medir todo lo demás.

En muchos circuitos DC, como los alimentados por una sola batería, GND coincide con el polo negativo de la fuente. Parte del cableado de masa también actúa como retorno de corriente, aunque referencia y retorno no son exactamente el mismo concepto.

Símbolos de tierra y masa

Aunque a veces se usan indistintamente, en los esquemas podemos encontrar símbolos diferentes:

1. Protective Earth (PE): tierra de protección de la instalación.
2. Chassis Ground: masa conectada al chasis o envolvente conductora del equipo.
3. Signal Ground: referencia utilizada por las señales del circuito.

Diferencia entre GND y tierra de protección

• GND (Masa): Es el 0V de tu circuito electrónico. Es por donde vuelven los electrones a la batería.
• Tierra Física (Protective Earth - PE): Es el cable amarillo/verde de los enchufes de vuestra casa. Está conectado literalmente a una pica de metal clavada en el suelo del edificio.

La tierra de protección mantiene las partes metálicas accesibles unidas al sistema de puesta a tierra. Ante un fallo de aislamiento, proporciona un camino para la corriente de defecto y facilita que actúen las protecciones.

Referencias flotantes y masa común

Llegamos al punto crítico. Supongamos que tienes este montaje:

1. Un Arduino alimentado por USB (5V).
2. Un Motor de 12V alimentado por una batería externa.
3. Queremos controlar el motor con un pin del Arduino.

Conectas el pin digital del Arduino al controlador del motor y… ¡no funciona! O el motor hace ruidos raros.

¿Qué ha pasado? El Arduino envía “5V” por su pin. Pero, ¿5V respecto a qué? Respecto a SU GND (el del USB). El controlador del motor recibe esa señal, pero él mide el voltaje respecto a SU GND (el negativo de la batería de 12V).

Como los dos circuitos no están conectados, sus “suelos” están a alturas diferentes. Es como si yo estoy en un barco y tú en un muelle, y te digo “tira el balón a 2 metros de altura”. Mi altura y la tuya no coinciden porque las olas mueven mi barco.

Esto se llama tener una referencia flotante.

Cuándo unir las masas

Si dos circuitos intercambian una señal eléctrica no aislada, normalmente necesitan una referencia y un camino de retorno comunes.

Debemos conectar un cable entre el GND del Arduino y el Negativo de la batería externa.

Al hacer esto:

1. Igualamos los potenciales de referencia (0V Arduino = 0V Batería).
2. Creamos un camino de retorno común para la corriente de control.
3. Ahora, cuando Arduino dice “5V”, el motor entiende perfectamente “5V”.