Un electricista verificará los tipos de puesta a tierra en su primera visita para instalar una nueva unidad de consumo en una vivienda residencial en el Reino Unido y el ingeniero de obra verificará los arreglos cuando especifique cómo distribuir la electricidad a una nueva fábrica en Alemania. El tipo de sistema de tierra que se ha instalado entre el transformador de la compañía eléctrica y la carga, y la disposición tanto del conductor neutro como del conductor de tierra de protección dictarán cómo se protegerá la instalación contra sobrecorriente/falla a tierra (deberán instalar la protección requerida), la impedancia máxima del lazo de falla a tierra permitida y, en última instancia, la velocidad con la que se puede despejar una falla/falla a tierra y qué tan rápido un recinto metálico se volverá activo (es decir, un recinto metálico a potencial de tierra (/e) puede soportar este voltaje hasta que se despeje la falla). TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT son todas notaciones comunes utilizadas en las instalaciones y códigos para el propósito de completar el registro. Comprender las definiciones asociadas a estas abreviaturas es fundamental para garantizar la seguridad eléctrica en los sistemas de electrificación de baja tensión (BT).
Por qué el sistema de puesta a tierra es importante para cada instalación
Un sistema de puesta a tierra proporciona un camino conductor para que una corriente de falla viaje desde un cortocircuito de regreso a la fuente de electricidad. Este camino debe tener una impedancia relativamente baja para que un dispositivo de protección (interruptor automático o fusible) pueda reaccionar rápidamente (el tiempo de desconexión requerido) cuando hay una condición de falla. Si el sistema de puesta a tierra se selecciona o aplica incorrectamente, el interruptor automático puede no dispararse nunca y una persona que toque un aparato defectuoso podría convertirse en el medio para conducir la corriente de falla a tierra. La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) clasifica los sistemas de puesta a tierra de baja tensión en IEC 60364‑1, y la misma clasificación se adopta con variaciones menores en los códigos nacionales incluyendo BS 7671 en el Reino Unido, AS/NZS 3000 en Australia y el NEC en los Estados Unidos. Fabricantes eléctricos importantes como Schneider Electric y ABB proporcionan guías detalladas de aplicación para emparejar dispositivos de protección con sistemas de puesta a tierra.
Los cinco tipos estándar de sistemas de puesta a tierra
El sistema IEC utiliza un código de dos letras. La primera letra — T o I — indica cómo la fuente de suministro está conectada a tierra. La segunda letra — N o T — indica cómo las partes conductoras expuestas de la instalación están conectadas a tierra. Letras adicionales describen la disposición de los conductores neutro y de protección. La tabla a continuación resume los cinco tipos estándar.
| Sistema | Primera letra (Tierra de la fuente) | Segunda letra (Tierra de la instalación) | Disposición de neutro y PE |
|---|---|---|---|
| TN-C | T — fuente conectada a tierra | N — partes expuestas conectadas al conductor de fuente conectado a tierra | Conductor PEN combinado (Tierra de protección y neutro) |
| TN-S | T — fuente conectada a tierra | N — partes expuestas conectadas al conductor de fuente conectado a tierra | Conductores N y PE separados desde la fuente hasta la carga |
| TN-C-S | T — fuente conectada a tierra | N — partes expuestas conectadas al conductor de fuente conectado a tierra | PEN combinado aguas arriba, separado en N y PE en la entrada de la instalación |
| TT | T — fuente conectada a tierra | T — partes expuestas conectadas a tierra localmente mediante un electrodo independiente | N separado de la fuente; PE desde electrodo de tierra local |
| IT | I — fuente aislada de tierra o conectada a través de una alta impedancia | T — partes expuestas conectadas a tierra localmente | Sin conexión directa de la fuente a tierra; PE local |
TN-C: El conductor PEN combinado
Las funciones de neutro y tierra se combinan en un solo conductor (el PEN) a lo largo de toda la longitud desde el transformador hasta la carga en un sistema TN–C. Esto significa que se ahorra cobre al usar un conductor en lugar de dos; sin embargo, crea un peligro específico, ya que si el conductor PEN se rompiera o separara, habría tensión completa en todas las superficies metálicas expuestas aguas abajo de la ruptura o separación. Debido a lo anterior, generalmente no se permite el uso de TN–C para el cableado de edificios más allá del punto de entrada del servicio y tampoco se permite su uso en circuitos que tienen RCDs en el lado de la carga. Actualmente, la mayoría del uso de sistemas TN–C es solo dentro de las redes de distribución de la utilidad, y aun así solo en ciertos países.
TN-S: Neutro y tierra separados en todo el sistema
En un sistema TN-S, hay dos conductores (neutro y PE) que recorren la instalación desde el transformador de suministro. Las conexiones PE al camino de tierra son independientes y no dependen de que el neutro esté intacto (es decir, neutro roto). TN-S a menudo se considera la configuración/opción TN más segura para un usuario final y es la forma preferida de configurar o instalar nuevos servicios eléctricos cuando la utilidad proporciona un conductor de tierra separado. De hecho, muchas áreas urbanas antiguas que tienen suministros eléctricos subterráneos están configuradas como TN-S.
TN-C-S: Puesta a tierra múltiple protectora (PME)
TN-C-S La puesta a tierra múltiple protectora (PME) se usa comúnmente en hogares del Reino Unido. El conductor PEN es el camino para el suministro eléctrico y tiene el cable neutro y tierra juntos desde el transformador hasta la cabeza de servicio; esto ocurre antes de que el cable se separe en cables individuales de tierra y neutro en la cabeza de servicio y la tierra se conecta a un electrodo de puesta a tierra local como medida de seguridad. El término “múltiple” significa que el conductor PEN está conectado a tierra en múltiples puntos. Siempre que el conductor PEN esté en buenas condiciones, esto tiene la ventaja de proporcionar un camino de corriente de falla de baja impedancia a través del sistema, permitiendo que los dispositivos de protección se disparen rápidamente. Sin embargo, existe el riesgo de una falla en el conductor PEN, como en un sistema TN-C, lo que resultaría en que una parte expuesta del sistema se energice (potencialmente a un voltaje alto) si el conductor PEN se rompe antes de dividirse en cables individuales. Uno de los métodos usados para mitigar este riesgo es la unión equipotencial de otras partes conductoras del edificio (tuberías de agua/gas, acero de refuerzo, etc.) y el uso de un electrodo de puesta a tierra local en la cabeza de servicio. Nuestra guía sobre qué tamaño de interruptor automático necesita explica cómo la impedancia del lazo de falla informa la selección del interruptor, que está directamente influenciada por el sistema de puesta a tierra.
TT: Electrodo de tierra local, sin tierra desde la utilidad
El transformador de suministro en un sistema TT está conectado a tierra, pero el conector de tierra para la instalación está ausente. Normalmente, el edificio tiene su propio electrodo de tierra local, lo que generalmente significa una o más varillas clavadas en el suelo, y cualquier parte metálica expuesta dentro del edificio está conectada al electrodo de tierra local. Dado que el camino de falla de regreso al lado de suministro es a través de la masa general de tierra, el camino de falla tiene una impedancia relativamente más alta que un conductor plástico. Además, debido a la alta impedancia del lazo de falla a tierra, un dispositivo de protección estándar puede no operar lo suficientemente rápido para una falla a tierra. Por lo tanto, los sistemas TT requieren el uso de dispositivos de detección de corriente residual (RCD) para la protección contra fallas a tierra. Los sistemas TT se utilizan típicamente en suministros rurales aéreos en toda Europa y Australia, donde hay estacas/varillas de tierra individuales para cada residencia.
IT: Fuente Aislada o Conectada a Tierra con Impedancia
Un sistema IT separa el suministro de tierra de manera que aísla el suministro de tierra o lo conecta a través de una alta impedancia. La primera falla a tierra que ocurre en el sistema IT no genera una corriente de falla significativa, eliminando así la necesidad de desconectar el suministro inmediatamente. Esto es especialmente importante en quirófanos médicos, minas e industria pesada; la pérdida repentina del suministro resultante de desconectar el sistema IT podría resultar en consecuencias catastróficas. Un dispositivo de monitoreo de aislamiento (IMD) supervisa continuamente la resistencia a tierra en el sistema IT y activa una alarma visible y audible para identificar y localizar la primera falla antes de la segunda falla en otra fase y la creación de un cortocircuito. Los sistemas IT no se utilizan en instalaciones residenciales o comerciales generales, ya que están destinados únicamente para aplicaciones de alta confiabilidad.
TN-C-S vs. PME: El Mismo Sistema, Diferente Terminología
TN-C-S y PME podrían considerarse como dos palabras diferentes que pueden usarse para describir el mismo tipo de arreglo de distribución eléctrica, al menos en lo que respecta al uso de esos términos dentro del contexto eléctrico del Reino Unido. Ambos se refieren a un arreglo de un conductor PEN combinado que proviene del transformador, se divide en el cabezal de servicio y tiene múltiples conexiones a tierra unidas a lo largo del sistema de distribución. El término que describe este sistema según la Comisión Electrotécnica Internacional es TN-C-S. El término del Reino Unido PME denota que hay múltiples puntos de conexión a tierra; por lo tanto, aunque no hay diferencias eléctricas entre los dos términos, simplemente son una diferencia en la terminología utilizada para describir este sistema. Desde la perspectiva de un inspector o electricista, la norma aplicable es BS 7671 (las Regulaciones de Cableado IEE), que utiliza el término TN-C-S y establece requisitos específicos de unión y conexión a tierra para instalaciones que usan este sistema.
TN-S vs. TT: Cuando la Tierra Proviene de la Red o de una Varilla
Una diferencia práctica importante entre los sistemas TN-S y TT es hacia dónde se dirige la Corriente de Falla a Tierra. El TN-S proporciona un camino de retorno específico a través de un conductor metálico de vuelta al transformador, asegurando así una impedancia de bucle muy baja para un disparo magnético rápido del interruptor automático, mientras que el sistema TT depende de que la Corriente de Falla a Tierra regrese a través de la Tierra y de vuelta al transformador usando su electrodo de tierra; por lo tanto, la impedancia del bucle siempre será mayor debido a la resistencia del camino a tierra, lo que significa que el uso de un RCD para proporcionar un medio alternativo de desconexión es un requisito cuando se utiliza TT. Al instalar una nueva propiedad doméstica, la compañía suministradora especificará si se debe usar TN-S o TT y no el propietario; por lo tanto, es responsabilidad del instalador determinar qué tipo de sistema existe y elegir los dispositivos de protección adecuados.
Elegir el Interruptor Correcto para Cada Sistema de Puesta a Tierra
El Sistema de Puesta a Tierra es un factor esencial para determinar el tipo y la clasificación del dispositivo de protección. En redes TN, con baja impedancia de bucle de falla a tierra, un interruptor automático miniatura (MCB) puede proporcionar desconexión automática ante sobrecarga y cortocircuito a tierra. Sin embargo, en redes TT, debido a una mayor impedancia de bucle de falla a tierra, un interruptor estándar puede no cumplir con los tiempos de desconexión requeridos. Por lo tanto, también se requerirá un RCD (Dispositivo de Corriente Residual) cuando se necesite protección contra fugas a tierra. HUYU puede suministrar una gama completa de dispositivos de protección para los 5 tipos de sistemas de puesta a tierra, incluyendo MCB de CA para instalaciones tipo TN, RCCB y RCBO cuando se requiere protección contra fugas a tierra, y MCB de CC para el número cada vez mayor de instalaciones Off-Grid y con respaldo de baterías. El interruptor y el Sistema de Puesta a Tierra representan dos componentes de una ecuación de seguridad idéntica; si especifica uno sin el otro, dejará la instalación sin protección.
Preguntas Frecuentes
¿Cuáles son los 5 tipos de sistemas de puesta a tierra?
Según la IEC 60364, existen cinco tipos de sistemas de puesta a tierra que se utilizan para proteger bajas tensiones: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT e IT. Se diferencian según cómo está conectado a tierra la fuente, cómo está conectado a tierra el componente expuesto y si el neutro está conectado a tierra junto con los conductores de protección o por separado.
¿Cuál es la diferencia entre TNC y TNCS?
El sistema TN-C fusiona los conductores neutro y tierra de protección desde la fuente de alimentación hasta la carga. En contraste, con el sistema TN-C-S, los conductores PEN (Neutro de Tierra de Protección) se combinan solo en la sección de distribución y se dividen en conductores neutro y tierra separados en el punto de suministro. Las normas de construcción han dejado obsoleto el uso de TN-C para edificios; por lo tanto, casi todas las viviendas en el Reino Unido ahora utilizan TN-C-S (PME) como su sistema principal de suministro eléctrico.
¿Cuál es la diferencia entre PME y TNCS?
Las características eléctricas no son muy diferentes entre estos ejemplos, ya que en el Reino Unido se denomina al sistema de puesta a tierra “PME”, mientras que la IEC lo llama “TN-C-S”. Ambos tienen el mismo significado, ya que describen un sistema de puesta a tierra que utiliza un conductor PEN combinado desde el transformador en la cabeza de servicio y proporciona múltiples conexiones locales de suministro eléctrico/puesta a tierra a lo largo de la distribución.
¿Qué es el sistema TN-S y TT?
TN-S TT separa los conductores neutros desde el transformador hasta la instalación y no tiene conexión a tierra con el suministro de una compañía eléctrica, utilizando solo electrodos de puesta a tierra locales en la propia instalación. TN-S proporciona una impedancia de bucle de falla a tierra menor que la proporcionada por TT, por lo que TT requiere el uso de dispositivos de corriente residual (RCD) u otros medios de protección contra fallas a tierra.
Referencias
- IEC 60364‑1 — Instalaciones eléctricas de baja tensión — Parte 1: Principios fundamentales, evaluación de características generales, definiciones — Comisión Electrotécnica Internacional.
- Schneider Electric — Guía de aplicación de sistemas de puesta a tierra — Guía práctica sobre la selección de dispositivos de protección para sistemas TT, TN e IT.
- BS 7671 — Requisitos para instalaciones eléctricas (Reglamentos de cableado IET) — Institution of Engineering and Technology, norma nacional del Reino Unido.
- Construcción y Mantenimiento Eléctrico (EC&M) — Artículos sobre puesta a tierra y equipotencialidad en instalaciones comerciales e industriales.
Comprender el sistema de puesta a tierra — ya sea TN-C, TN-S, TN-C-S, TT o IT — es el primer paso para diseñar una instalación eléctrica segura. Determina la trayectoria de la falla, el tiempo de desconexión y el tipo de dispositivo de protección que debe instalarse. Para el electricista, el inspector o el ingeniero, el sistema de puesta a tierra no es un detalle que se revise al final del diseño. Es el punto de partida desde el cual se derivan todas las demás decisiones de protección. HUYU suministra los interruptores, RCD y RCBO que se ajustan a los requisitos específicos de cada sistema de puesta a tierra, asegurando que, sin importar cómo esté puesta a tierra la edificación, los dispositivos de protección estén correctamente especificados.
