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MONOGRAFÍAS Los Esquemas de Conexión a Tierra
DP Schneider Electric IT Actuación frente al 1° defecto. como el neutro está aislado de la tierra, no hay circulación de corriente de defecto Id. La tensión no es peligrosa y de este modo, la instalación puede mantenerse en servicio. Cuando el CPA (2) haya señalado ese primer defecto, es preciso buscarlo y eliminarlo antes de que aparezca un 2º defecto.
Actuación frente al 2° defecto El defecto concierne el mismo conductor activo: no sucede nada y se puede continuar la explotación. El defecto involucra dos conductores activos diferentes. El defecto doble es un cortocircuito (como el TN). El corte se realiza mediante los dispositivos contra las sobreintensidades. Dispositivo Diferencial de corriente Residual (1) Controlador Permanente de Aislamiento
Funcionalidad- TT Soportar el defecto a tierra pero limitar las consecuencias instalando dispositivos diferenciales para detectar el defecto a tierra antes de que este último degenere en cortocircuito. Este es el principio de las redes neutro a tierra TT que permite añadir salidas suplementarias asociándoles simplemente un DDR. En este caso, como para los cortocircuitos, la única contribución que se puede aportar a la disponibilidad consiste en mejorar la selectividad, instalando varios niveles de protección diferencial, con el fin de limitar el corte a la parte más pequeña de la red. - TN Soportar el defecto en cuyo caso, hay que provocar el disparo de los DPCC para protegerse. Este defecto es análogo a un cortocircuito (impedancia de bucle de defecto muy baja), es decir, violento y destructivo y en este caso es el interruptor automático el que dispara al primer defecto es el principio de las redes que tienen las masas conectadas a la tierra del neutro TN que permiten no instalar protecciones complementarias de tipo diferencial ó CPA. Debido a ello es el mejor por costo inicial de la instalación, pero resulta muy costoso en caso de modificaciones ó ampliaciones. Además, somete a una dura prueba a las instalaciones por los efectos de cortocircuito sobre los cables y receptores, así como las caídas de tensión que podrían perturbar los ordenadores, las bobinas de disparo de mínima, los motores, etc... o para limitar las consecuencias del defecto a la única parte de la red involucrada, es preciso aplicar métodos de selectividad amperimétrica, cronométrica ó energética. o cuando no se controla correctamente la impedancia de bucle de defecto, puede requerirse la instalación de una protección complementaria de tipo diferencial: el NEC (Nacional Electrical Code) impone en régimen TN-S una protección de tierra mediante un DDR de baja sensibilidad. Por otra parte, la utilización de DDR de sensibilidad media (300 mA) en TN-S también puede reducir los riesgos de incendio debido a la eliminación de corrientes erráticas. o una amplia selección de interruptores automáticos mono/tri/tetrapolares, permite satisfacer perfectamente desde 1 hasta más de 6300 A con las gamas de carril DIN, caja moldeada y bastidor abierto. - IT Hacer que el defecto sea inofensivo utilizando redes de neutro aislado IT. Esta solución consiste en atacar ya no el defecto sino la causa, limitando la corriente de defecto a unos pocos mA. En una red de neutro aislado IT o impedante, el defecto no es peligroso, así pues no es necesario disparar y la instalación puede continuar. Es el sistema que permite mayor continuidad de servicio. o en cambio, dejar un defecto a tierra en tal red, equivale a dejar una conexión directa entre la red y la tierra, como anteriormente. En este caso, la aparición de un 2º defecto crea una corriente peligrosa que debe provocar un disparo del mismo tipo que en las redes a tierra TT ó TN o debido a ello, a ese tipo de red de neutro aislado solamente se le considera interesante si se detectan los verdaderos defectos de aislamiento en cuanto aparecen, mediante un CPA (Controlador Permamente de Aislamiento); un controlador de este tipo, permite detectar automática e inmediatamente las salidas defectuosas, incluyendo los defectos transitorios (la pesadilla de los usuarios). Criterios de selección de los esquemas de las conexiones a tierraPueden apreciarse sus cualidades técnicas según los cinco criterios enumerados a continuación: -la protección contra choques eléctricos -la protección contra incendios de origen eléctrico -la continuidad de alimentación -la protección contra sobretensiones -la protección contra perturbaciones electromagnéticas. La síntesis de las propiedades de cada esquema de conexiones a tierra conduce a la comparación técnica que se señala a continuación.
Protección contra los choques eléctricosTodos los ECT permiten asegurar una protección idéntica contra choques eléctricos, a condición de que se instalen y utilicen conforme a las normas.
Protección contra riesgos de incendio de origen eléctricoEn el esquema TT e IT durante el primer defecto de aislamiento, la intensidad de la corriente ocasionada por dicho defecto es respectivamente baja ó muy baja y el riesgo de incendio es mínimo. En cambio: En caso de defecto franco, la intensidad de la corriente producida por el defecto de aislamiento es elevada en los esquemas de tipo TN y los daños ocasionados son importantes. En caso de defecto impedante, los esquemas TN realizados sin dispositivos diferenciales no representan una protección suficiente, así pues se recomienda el paso al esquema TN-S asociado al empleo de dispositivos diferenciales. En explotación normal, el esquema TN-C presenta un riesgo de incendio más elevado que los demás. De hecho, la corriente de desequilibrio de las cargas recorre sin interrupción no solamente el conductor PEN, sino también los elementos que se encuentran conectados a éste: armaduras metálicas, masas, blindajes, etc... Durante un cortocircuito, las energías disipadas en estos recorridos no previstos aumentan considerablemente. Por ello, el esquema TN-C está prohibido en locales con riesgo de explosión ó de incendio.
Continuidad de alimentaciónLa selección del esquema IT evita todas las consecuencias nefastas de un defecto de aislamiento: la caída de tensión, los efectos perturbadores de la corriente de defecto, los daños ocasionados a los equipos, la apertura de la salida defectuosa. Si se explota correctamente, el segundo defecto es realmente improbable. Nota: siempre existe una asociación de dispositivos que contribuyen a la continuidad de alimentación: duplicación de las fuentes, SAI (onduladores), selectividad de las protecciones, esquema IT, servicio de mantenimiento, etc,...
Protección contra las sobretensionesEn todos los esquemas de las conexiones a tierra, puede ser necesaria una protección. Para elegirla es preciso tener en cuenta el nivel de exposición del lugar, la clase de instalación y su actividad. Después de esto, habrá que tomar una decisión acerca del número y la calidad de las zonas equipotenciales necesarias para instalar las protecciones adecuadas (limitadores de sobretensión, etc,...) en las líneas de los diferentes sistemas eléctricos. -el esquema TT necesita más a menudo el empleo de limitadores de sobretensión. -ningún esquema está exento de estas medidas -en esquema IT, la protección contra las sobretensiones debidas a los defectos de MT debe realizarse con un limitador de sobretensión.
Protección contra las perturbaciones electromagnéticasLa selección del esquema es indiferente para todas las perturbaciones de modo diferencial o para todas las perturbaciones (modo común o modo diferencial) de frecuencia superior al Mhz. Los esquemas TT, TN-S e IT pueden satisfacer todos los criterios de compatibilidad electromagnética. Hay que mencionar solamente que el esquema TN-S aporta muchas más perturbaciones durante el tiempo que dura el defecto de aislamiento, puesto que la corriente de defecto es más elevada. En cambio, se desaconsejan los esquemas TN-C ó TN-C-S: en estos esquemas, el conductor PEN, las masas de los materiales y los blindajes de los cables están recorridos por una corriente permanente relacionada con el desequilibrio de las cargas. Esa corriente permanente crea caídas de tensión perturbadoras entre las masas de los materiales sensibles conectados al PEN. La presencia de armónicos de orden múltiplo de tres ha aumentado considerablemente esa corriente en las instalaciones modernas.
Síntesis, selección de los ECT y conclusión(1) En caso de defecto de aislamiento (2) Conjunto de perturbaciones electromagnéticas a. Externas: defecto en la red de distribución de AT, sobretensiones de maniobra, sobretensiones de origen atmosférico,etc...
Los tres ECT mundialmente utilizados y normalizados por la IEC 364 tienen como objetivo común la búsqueda de la mejor seguridad. Por lo que se refiere a la protección de las personas, los 3 ECT son equivalentes si se respetan todas las reglas de instalación y utilización. A la vista de las características específicas de cada uno de ellos, no se puede realizar una selección a priori. Esta selección debe provenir de una compromiso entre el usuario y el diseñador de la instalación (ingeniería, instalador, etc,...) teniendo en cuenta las características de la instalación y las condiciones y los imperativos de explotación Es ilusorio querer explotar una red de neutro aislado en una parte de la instalación que, de por sí, posee un nivel de aislamiento bajo (algunos miles de ohms): instalaciones antiguas, grandes, con líneas en el exterior, etc. Del mismo modo, sería contradictorio, en una industria en la que la continuidad de servicio ó de productividad es imperativa y los riesgos de incendio importantes, elegir una explotación en puesta al neutro.
Metodología para elegir los ECTEn primer lugar, no hay que olvidar que los tres ECT pueden coexistir en una misma instalación eléctrica; ello representa una garantía para obtener la mejor respuesta a las necesidades de seguridad y disponibilidad. A continuación, asegúrese de que las normas ó la legislación (decretos, órdenes ministeriales, reglementos) no recomienden u obliguen a una elección. Después, consulte con el usuario a fin de conocer sus exigencias y posibilidades: necesidad de continuidad de servicio, servicio o no de mantenimiento y riesgos de incendio Globalmente: -continuidad de servicio con personal de mantenimiento: la solución más adecuada es el IT -continuidad de servicio sin personal de mantenimiento: ninguna solución es completamente satisfactoria; elija el régimen TT, para el cual la selectividad al disparo es más fácil de establecer y que además minimiza los daños con relación al TN. Las ampliaciones son fáciles de realizar. -continuidad de servicio no imperativa y personal de mantenimiento competente: elija el TN-S (reparación y ampliaciones rápidas, ejecutadas conforme a normas) -continuidad de servicio no imperativa y sin servicio de mantenimiento: elija el TT -riesgo de incendio: IT si hay personal de mantenimiento y empleo de DDR de 0,5 A ó régimen TT -tenga en cuenta las características de la red y de los receptores: red muy amplia o con corrientes de fuga elevadas: elija el TN-S; utilización de alimentaciones de sustitución ó de emergencia: elija el TT; receptores sensibles a las corrientes de defecto elevadas (motores): elija TT ó IT; receptores con bajo aislamiento natural (hornos) ó con filtro AF (grandes ordenadores): elija el TN-S; alimentación de los sistemas de control y mando: elija el IT (continuidad de servicio) ó el TT (mejor equipotencialidad de los aparatos comunicantes).
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