Tipos de Distribucion del Neutro

La elección y la utilización adecuada de los dispositivos de protección contra choques eléctricos en caso de defecto y contra sobreintensidades, es necesario conocer la forma en la que el sistema eléctrico tiene puestos a tierra el neutro de la alimentación y las masas de los aparatos receptores, es la distribución del neutro.

El tipo de distribución del neutro se designa por un código de 2 letras. La primera letra indica la unión o no del neutro a tierra, que puede ser:

T: conexión directa del punto neutro a tierra
I: ausencia de conexión del neutro a tierra o unión por medio de una impedancia de elevado valor

La segunda letra indica la unión de las distintas masas de los equipos de la instalación, que puede ser:

T: conexión de las masas a tierra, independientemente de la existencia o no de puesta a tierra de la alimentación
N: conexión de las masas al neutro, que a su vez esta puesto a tierra

Los sistemas posibles de distribución del neutro son el TT, TN e IT. La elección de uno u otro de estos tipos de distribución varia según las características técnicas y económicas de cada instalación.

Neutro a tierra o Sistema TT
El sistema de distribución del neutro que obligatoriamente tienen las redes de distribución publicas según lo establecido en el RBT, toda instalación conectada a un transformador de distribución de compañía debe tener esta configuración.

El neutro de la alimentación esta unido directamente a tierra en el centro de transformación y en líneas de distribución de cierta longitud, cada cierta distancia. Las masas de los equipos están interconectadas a través de un conductor de protección (CP) y unidas a tierra en un punto diferente a la toma de tierra del neutro.

Si se produce un defecto en un punto de la instalación, de modo que se produzca una circulación de corriente entre una fase y tierra, el bucle de defecto por el que circula dicha corriente tiene normalmente una impedancia elevada, ya que une el neutro del transformador con la tierra de las masas.

Este bucle de defecto incluye la impedancia interna del transformador, la propia impedancia del conductor de fase hasta el punto de defecto, la impedancia equivalente del propio defecto, la impedancia de la puesta a tierra tanto de las masas como la del propio neutro y la impedancia que hay entre las tierras de las masas y del neutro, que en este tipo de distribución suele ser elevada por ser diferente e independiente de la tierra de las masas.

La impedancia del bucle de defecto puede medirse en cada punto de utilización de la instalación mediante medidores específicamente diseñados para ello.

La corriente de defecto producida será idealmente igual a la tensión de suministro dividida por la impedancia total del bucle de defecto, por lo tanto será menor cuanto mayor sea esa impedancia. Por esto, los dispositivos de protección contra cortocircuitos y sobrecargas no sean efectivos para la protección, la corriente de defecto podría ser inferior a la de actuación de dichos dispositivos.

Que la corriente de defecto sea pequeña no implica que no haya riesgos a proteger. Si la tensión de las masas en condiciones de defecto supera los 50 V se considera que hay riesgos de electrocución para las personas que pudieran entrar en contacto con dichas masas.

La solución para la protección de estas instalaciones es la utilización de interruptores diferenciales de corriente residual, que detecten la diferencia de corriente entre fases activas. Los interruptores diferenciales comerciales pueden tener diferentes corrientes de defecto de disparo.

La selección de la corriente necesaria para la protección depende de la resistencia de puesta a tierra de las masas. se debe cumplir la siguiente condición:

$R_A \cdot I_a \leq U$

donde:

$R_A$ : suma de resistencias de la toma de tierra y de los conductores de protección de las masas. Esta resistencia es inferior a la impedancia del bucle de defecto.
$I_a$ : corriente que asegura el funcionamiento automático del dispositivo de protección.
$U$ : tensión de contacto limite convencional que no se debe sobrepasar.

Existe otra característica de corriente asignada a los interruptores diferenciales: la corriente admisible. No debe confundirse con la corriente residual a la que el diferencial actúa. Esta corriente admisible se refiere a la que circula por el interruptor diferencial en condiciones de funcionamiento normales. Indica la corriente máxima de la instalación en la que el interruptor diferencial puede ser instalado sin que se daño por sobrecalentamiento o por carecer de la adecuada capacidad de corte.

Regla General: La corriente admisible del interruptor diferencial debe ser igual o mayor que la del interruptor magnetotérmico general que proteja la instalación que también protege el interruptor diferencial.

El uso de un interruptor diferencial es la solución mas simple para la realización y utilización de la instalación. No necesita vigilancia permanente durante el funcionamiento cotidiano de los dispositivos diferenciales.

Puesta a Neutro,Sistema TN
Esta unido directamente a tierra y las masas de los equipos están unidas al punto neutro por los conductores de protección. 2 tipos de esquemas de distribución según sea el conductor del neutro y de protección un mismo conductor (sistema TN-C) o sean dos conductores distintos separados (sistema TN-S).

En el sistema TN-C el conductor del neutro y el conductor de protección son físicamente el mismo conductor (denominado CPN) a su vez esta unido a tierra en numerosos puntos. Las masas se conectan al conductor CPN. La función 'conductor de protección' es mas importante que la función 'neutro'. Un conductor CPN debe estar siempre unido al borne de 'tierran0 del receptor y debe realizarse un puente entre este borne y el borne del neutro.

La corriente que circula por el circuito en caso de defecto de aislamiento de una fase con respecto a tierra es función de la impedancia del bucle que se forma a través de la tierra al estar el neutro del transformador conectado directamente al circuito de protección, esta impedancia de bucle es mucho menor y las corrientes serán normalmente elevadas. Por eso, los elementos de protección serán normalmente interruptores magnetotérmicos, aunque pueden utilizarse también dispositivos de corte por corriente diferencial-residual. En TODOS los casos se debe cumplir la siguiente condición:

$Z_s \cdot I_a \leq U_0$

donde:

$Z_s$ : impedancia del bucle de defecto.
$I_a$ : corriente que asegura el funcionamiento del dispositivo de corte automático en un tiempo.
$U_0$ : tensión nominal entre fase y tierra

La ventaja de un sistema TN-C frente a un sistema TN-S esta principalmente en que es una instalación mas económica. En contra, se necesita un personal de mantenimiento competente y se acentúa el riesgo de incendio en el caso de fuerte corrientes de defecto. La economía conseguida en la instalación será con creces superada por el estudio suplementario necesario y por los costes de la explotación de la instalación.

Los sistemas TN-C y TN-S pueden combinarse en una misma instalación, dando lugar a lo que se conoce como sistemas TN-C-S.

Neutro Instalado, Sistema IT
El neutro de la alimentación esta aislado de la tierra mediante una impedancia. Las masas de los receptores están interconectadas y unidas a una misma puesta a tierra.

En este esquema se recomienda no distribuir el neutro. En estas condiciones la impedancia de bucle será muy grande con lo que la intensidad de defecto en caso de un primer fallo de aislamiento será muy pequeña aunque se tendrá que cumplir la siguiente condición:

$R_A \cdot I_d \leq U_L$

donde:

$R_A$ : suma de las resistencias de toma de tierra y de los conductores de protección de las masas.
$I_d$ : corriente de defecto
$U_L$ : tensión de contacto limite convencional
$C_1, C_2, C_3$ : capacidades homopolares de los conductores respecto de tierra.

La desconexión ante un primer defecto solo será obligatoria si no se cumple la condición anterior pero es necesario disponer de un sistema de señalización de primer defecto de aislamiento ya que la instalación funcionaria en condiciones normales con el y en caso de producirse un segundo defecto en otra fase se produciría un cortocircuito de la alimentación. Dicha función se realiza mediante un Controlador Permanente de Aislamiento, colocado entre el neutro del transformador y el conductor de protección de la instalación.

La protección ante el segundo defecto la proporcionaran los dispositivos de protección contra los cortocircuitos de la instalación, siempre que todas las masas del circuito estén conectadas al mismo conductor de protección, CP. Al igual que en caso del sistema TT, se tendrán que utilizar interruptores de corriente diferencial-residual para el corte.

El sistema IT es la solución que asegura la mejor continuidad del servicio en funcionamiento de la instalación, pero necesita un personal especializado para el mantenimiento de la instalación así como un buen nivel de aislamiento de la red.

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