Régimen de neutro TN
En este post quiero dar respuesta a la siguiente consulta
efectuada por el Sr. Campillo:
Se trata de un edificio que dispone de CT con su propio transformador MT/BT y con sistema TN ¿Por qué en un esquema TN la resistencia global
de todas las tierras del neutro no debe superar los 2 ohmios, tal y como se
indica en la ITC-RBT 08? .
La consulta puede parecer simple de responder,
sobre todo cuando se sabe que en caso de fallo en una instalación la corriente
de defecto regresa por tierra cerrando el circuito de defecto por el neutro del transformador puesto a tierra. Prácticamente la
resistencia de este bucle lo constituyen la resistencia de tierra de las masas
y la resistencia de tierra del neutro del transformador. Para que este sistema
funcione adecuadamente es necesario, en todos los casos, que el valor de la
resistencia de tierra sea el menor posible para facilitar la rapidez de
actuación de los sistemas de corte y por otro lado la resistencia de tierra de
las masas ha de ser tal que en ellas no se produzcan tensiones peligrosas.
Sin embargo, el problema o dudas que se pueden plantear en
este caso en el que el régimen de neutro es el
TN es que el camino de retorno de la corriente de defecto no se realiza normalmente a través del terreno sino que lo determina fundamentalmente el conductor de
protección y el neutro, un defecto de aislamiento en este circuito representa
un cortocircuito franco entre fase y neutro, por lo que para que las
protecciones de sobreintensidad (interruptores o fusibles) actúen con la máxima
rapidez es necesario que este bucle de defecto tenga una impedancia lo más
pequeña posible. Por lo tanto, si el bucle de defecto no transcurre por el
terreno hasta su cierre con la puesta a tierra del neutro, da la sensación de
que el valor de la resistencia de tierra del neutro no juega un papel
relevante en este sistema.
Precisamente lo que en este post queremos demostrar
es precisamente todo lo contrario, razonando así lo que se indica en la ITC RBT
08, en su párrafo 2 puntos d) y e), y que en concreto prescriben lo siguiente:
2.
PRESCRIPCIONES ESPECIALES EN LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN PARA LA APLICACIÓN DEL
ESQUEMA TN
…
d) La
resistencia de tierra del neutro no será superior a 5 ohmios en las
proximidades de la central generadora o del centro de transformación, así como
en los 200 últimos metros de cualquier derivación de la red.
e) La
resistencia global de tierra, de todas las tomas de tierra del neutro, no será
superior a 2 ohmios.
Efectivamente, hasta ahora hemos supuesto que los
fallos entre fase y masa se cierran en un bucle de defecto de mínima impedancia
que hace que la corriente de circulación sea una corriente de cortocircuito
capaz de hacer disparar rápidamente interruptores o fusibles.
Pero…que pasaría si el fallo sucediera entre una
fase y tierra a través de una masa independiente del sistema eléctrico, por
ejemplo una tubería de agua.
Este es precisamente uno de los principales
peligros del sistema TN, que se produzca un defecto fase-tierra por un elemento
conductor que no esté unido al conductor de protección del sistema TN (ver
figura 1).
Figura 1: Fallo fase-tierra a través de una masa no unida al conductor de protección
Según la figura 1, se tiene:
El neutro de la estrella estará a un potencial VN,
suponiendo (como es usual) que el sistema está equilibrado, no circulará
ninguna corriente por el neutro, por lo que todo el conductor neutro estará a
la tensión VN. En nuestro ejemplo tendríamos:
Todas las masas unidas al conductor de protección
estarán a una tensión de 72,4 V que es un valor peligroso que debería
eliminarse en un tiempo como mínimo de 1,2 segundos. Pero el defecto
permanecerá indefinidamente ya que el elemento de protección no se encuentra
recorrido por la corriente de defecto y el sistema TN no actuará.
La protección en este caso debería realizarse con
otros sistemas complementarios, utilizando una vigilancia continua de la
tensión del conductor de protección o disponiendo de una red equipotencial, o
de un interruptor diferencial.
Dado el valor reducido de la resistencia de la
línea RL frente a la resistencia de tierra del conductor neutro RN
y la resistencia de paso de la corriente a tierra a través del elemento
conductor RM, generalmente se suele despreciar el valor de RL
considerando que la tensión a la que quedará el conductor neutro será:
Si la resistencia
de la tierra de neutro es grande, comparada con la del defecto, la tensión a
que puede quedar el conductor neutro respecto a tierra de referencia y las
masas unidas al mismo, puede ser muy peligrosa. Supongamos RN = 20 Ω, RM
= 4 Ω, tendremos:
Esta tensión sería muy peligrosa, de aquí la necesidad de que la resistencia
de tierra del conductor neutro sea lo más baja posible (como máximo la
resistencia total debe ser RN ≤
2 Ω).
Tal como se quería demostrar.
Ojo, estamos hablando de redes de distribución que se presuponen una distribución en TT. Estas prescripciones son de cara a poder unir la tierra de servicio, la tierra de protección y la tierra de utilización y poder así distribuir en TN _internamente_, en lugar de obligar a separar estas tierras (obligar a distribuir en TT). Esto también viene desarrollado en la MIE-RAT-13.
ResponderEliminarEn instalaciones industriales con una única malla de tierra aplicaría la ITC-BT-26, en el que se especifica una resistencia global de menos de 15 Ohm (con pararrayos).
La práctica habitual (que lógicamente variará en función de los requisitos de cada instalación);
*) <=1 Ohm plantas de generación
*) <=5 Ohm plantas industriales
*) <=10 Ohm edificaciones (<=2 Ohm, además de otras condiciones, si quieres unir tierra protección, utilización y neutro interno al edificio)