Esquema de conexión a tierra

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En los sistemas de suministro de electricidad, un sistema de puesta a tierra o sistema de conexión a tierra es la manera en que se conectan las partes del circuito eléctrico con el suelo, definiendo de este modo el potencial eléctrico de los conductores respecto a la superficie conductora de la Tierra. La elección del sistema de puesta a tierra puede afectar a la seguridad y compatibilidad electromagnética de la fuente de alimentación. En particular, afecta a la magnitud y distribución de las corrientes de cortocircuito a través del sistema, y ​​los efectos que crea en el equipo y las personas en las proximidades del circuito. Si, debido a un fallo de un dispositivo eléctrico, se conecta un conductor de suministro a una superficie conductora expuesta y alguien, conectado eléctricamente a tierra, tocara esta superficie, completaría un circuito de nuevo al conductor de alimentación con toma de tierra y recibiría una descarga eléctrica.

Una tierra de protección conocida en ingles como PE Protective Earth, evita este riesgo manteniendo las superficies conductoras expuestas de un dispositivo al potencial de tierra. Para evitar la posible caída de tensión no esta permitido que en circunstancias normales circule ninguna corriente por este conductor. En el caso de un fallo, las corrientes fluirián por este conductor y quemarían el fusible o dispararían la protección del circuito.

Por el contrario, una conexión a tierra funcional conocida en inglés como functional earth sirve a un propósito que no es el de la protección del choque, y puede transportar la energía o la corriente de la señal como parte del funcionamiento normal. El ejemplo más importante de una tierra funcional es el neutro en un sistema de suministro eléctrico. Es un conductor que conduce corriente conectado a tierra a menudo, pero no siempre, en un solo punto para evitar el flujo de las corrientes a través de la tierra. La conexión entre tierras funcionales de diferentes sistemas debe ser analizada con mucho cuidado para evitar interacciones no deseadas y posiblemente peligrosas, como por ejemplo entre pararrayos y sistemas de telecomunicaciones que sólo se deben conectar de tal manera que la energía del rayo no pueda redirigida a la red telefónica .

En los sistemas de distribución de baja tensión, el esquema de conexión a tierra, también conocido como régimen de neutro, especifica la forma en que se conectan las masas metálicas con la tierra en una instalación eléctrica.

Nomenclatura[editar]

La norma internacional IEC 60364 distingue tres maneras de poner un sistema a tierra utilizando los códigos de dos letras TN, TT y TI.

La primera letra indica la conexión entre la tierra y el equipo de suministro de energía (generador o transformador):

  • "T" - Conexión directa de un punto de tierra (latín: terra)
  • "I" - Ningún punto está conectado con tierra (Aislamiento Isolated en inglés), excepto tal vez a través de una alta impedancia.

La segunda letra indica la conexión entre la tierra y el dispositivo eléctrico que se suministra:

  • "T" - Conexión directa de un punto de tierra
  • "N" - Conexión directa a neutral en el origen de la instalación, que está conectado a la tierra

En los esquemas TN se añade una S (separado) o una C (conjunto) para definir si el conductor de neutro y el de protección son un solo conductor.

Protección contra contactos indirectos[editar]

Hay un contacto indirecto si una persona toca una parte conductora de un equipo eléctrico que fue puesta bajo tensión por una falla de aislamiento. Dicha persona completaría el circuito hacia tierra recibiendo un choque eléctrico.

Todos los esquemas, en combinación con otros dispositivos de protección, garantizan la seguridad de las personas frente a los contactos indirectos debidas a fallos de aislamiento. Su principal diferencia radica en la continuidad del suministro eléctrico.

Esquema TT[editar]

Es el más empleado en la mayoría de instalaciones por poseer unas excelentes características de protección a las personas y un buen costo operacional.

En España el 95% de las instalaciones usan este régimen de neutro incluyendo por ejemplo las instalaciones de alumbrado público. [cita requerida]

Esquema tt.png

En este esquema el neutro del transformador y las masas metálicas de los receptores se conectan directamente, y sin elemento de protección alguno, a tomas de tierra separadas.

En caso de un defecto a masa circula una corriente a través del terreno hasta el punto neutro del transformador, provocando una diferencia de corriente entre los conductores de fase y neutro, que al ser detectado por el interruptor diferencial provoca la desconexión automática de la alimentación.....

Durante el fallo la tensión de defecto queda limitada por la toma de tierra del receptor, a un valor igual a la resistencia de la puesta a tierra (conductor de protección + toma de tierra) por la intensidad de defecto.

En este sistema el empleo de interruptores diferenciales es imprescindible para asegurar tensiones de defecto pequeñas y disminuir así el riesgo en caso de contacto eléctrico de personas o animales y para disminuir la posibilidad de que se produzca un incendio de origen eléctrico.

Resumen de características[editar]

  • Técnica de operación: desconexión al primer defecto.
  • Técnica de protección: interconexión y puesta a tierra de las masas metálicas. Desconexión por interruptores diferenciales.
  • Usos: generales, red de distribución pública.

Esquema TN[editar]

Es el esquema menos empleado, quedando relegado casi exclusivamente para usos temporales con grupos electrógenos (generadores diésel). Es un sistema con un costo operacional sensiblemente mayor que el esquema TT, ya que requiere revisiones periódicas.

La mayor desventaja de este sistema es la necesidad de calcular las impedancias en todos los puntos de la línea y diseñar las protecciones de forma individual para cada receptor. En el caso de líneas muy largas o de poca sección puede darse el caso de que la corriente de defecto no sea suficiente para disparar las protecciones.

Esquema TN-C[editar]

En el esquema TN-C los conductores de protección se conectan directamente al conductor de neutro. En España no se permite usar este esquema si la sección del conductor de neutro es inferior a 16 mm².[1]

Esquema tnc.png

Esquema TN-S[editar]

En el esquema TN-S los conductores de protección se conectan a un conductor de protección distribuido junto a la línea, y conectado al conductor de neutro en el transformador.

Esquema tns.png

Esquema TN-C-S[editar]

Es una combinación de los dos anteriores, empleada cuando la sección del conductor de neutro es insuficiente para servir de conductor de protección.

Resumen de características[editar]

  • Técnica de operación: desconexión al primer defecto.
  • Técnica de protección: interconexión y puesta a tierra de las masas metálicas. Puestas a tierra uniformemente repartidas. Desconexión por protecciones de sobreintensidad.
  • Usos: instalaciones temporales y de socorro.

Esquema IT[editar]

Es el preferido en aplicaciones en las que la continuidad del servicio es crítica, como en quirófanos o industrias con procesos sensibles a la interrupción.

En este, el neutro del transformador está aislado de tierra (o conectado a través de una impedancia de un elevado valor) y las masas metálicas conectadas a una toma de tierra exclusiva.

Esquema it.png

Este es el esquema que ofrece una mayor continuidad de servicio, ya que corta el suministro al segundo defecto, a diferencia de los otros que lo hacen al primero. Ello se debe a que en un primer defecto la corriente se encuentra con una resistencia muy grande para retornar al transformador y se puede considerar un circuito abierto. Un segundo contacto provocará una circulación de corriente y actuarán los dispositivos de protección.

En caso de un primer defecto, un medidor de aislamiento monitoriza constantemente la instalación, provocando una alarma en caso de fallo del aislamiento.

El esquema IT requiere una puesta a tierra totalmente independiente de otras instalaciones, ya que de lo contrario, la corriente podría regresar al transformador y provocar que el primer defecto sea verdaderamente peligroso. Igualmente, las masas metálicas no deben estar conectadas a otras de instalaciones diferentes.

Las instalaciones realizadas conforme a este esquema se denominan instalaciones flotantes o en isla.

En este tipo de esquema se recomienda no distribuir el neutro.[2] Se puede añadir una bombilla, para avisar que hay un fallo eléctrico. Normalmente, va colocada, encima de la resistencia de la línea de tierra.

Resumen de características[editar]

  • Técnica de operación: señalización del primer defecto. Desconexión al segundo defecto.
  • Técnica de protección: interconexión y puesta a tierra de las masas metálicas. Desconexión al segundo defecto por protecciones de sobreintensidad.
  • Usos: quirófanos y procesos industriales sensibles.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. REBT ITC-BT-08, punto 2.
  2. REBT ITC-BT-08, punto 1.3.

Bibliografía[editar]

  • Apuntes de Ciclo Formativo de Grado Superior en Instalaciones Electrotécnicas.
  • Cuaderno Técnico Schneider Electric nº 172, "Los esquemas de conexión a tierra en B.T. (regímenes de neutro)". Biblioteca Técnica Schenider Electric.
  • Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, aprobado por el Real Decreto 842/2002 de 2 de agosto de 2002, Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT-08, "Sistemas de conexión del neutro y de las masas en redes de distribución de energía eléctrica."
  • GUÍA BT-08. "Guía técnica de aplicación: Protecciones. Sistemas de conexión del neutro y de las masas en redes de distribución de energía eléctrica." Ministerio de industria, turismo y comercio de España.