Comparación entre esquemas de conexión para el suministro eléctrico

Los sistemas eléctricos se clasifican según los siguientes criterios fundamentales:

• Tipo de corriente: corriente alterna (CA), corriente continua (CC) o corriente trifásica con neutro (3(N)CA).
• Tipo y número de conductores activos en el sistema: por ejemplo, L1, L2, L3, N o L+, L- en sistemas de corriente continua.
• Esquema de puesta a tierra del sistema: IT, TT o TN.

La selección del tipo de puesta a tierra es un aspecto crucial, ya que define en gran medida el comportamiento operativo y las características técnicas del sistema de alimentación. Además, tiene un impacto directo en los siguientes factores:

• Fiabilidad del suministro y disponibilidad de energía.
• Costos de instalación.
• Mantenimiento y tiempos de inactividad.
• Compatibilidad electromagnética con otros equipos e instalaciones.

Una elección adecuada del esquema de conexión permite optimizar el rendimiento del sistema eléctrico, mejorar la seguridad operativa y garantizar el cumplimiento normativo en aplicaciones industriales, comerciales y de infraestructura crítica.

En los sistemas TT, uno de los puntos del sistema (generalmente el neutro del transformador) se conecta directamente a tierra mediante una puesta a tierra funcional. Por su parte, las masas o partes conductoras expuestas de la instalación eléctrica se conectan a uno o varios electrodos de tierra independientes, los cuales están eléctricamente aislados del electrodo utilizado para la puesta a tierra del sistema.

Este tipo de esquema es común en instalaciones donde no se puede garantizar una conexión equipotencial directa con el punto de puesta a tierra del transformador, y su comportamiento depende en gran medida de la resistencia de los electrodos utilizados.

Dispositivos de protección adecuados:

• Dispositivos de protección contra sobrecorrientes.
• Dispositivos de protección diferencial o de corriente residual (RCD, por sus siglas en inglés).

En los sistemas TN, un punto del sistema, normalmente el neutro, está directamente conectado a tierra. Las partes metálicas expuestas de la instalación eléctrica se conectan a este punto de puesta a tierra mediante conductores de protección (PE).

Este esquema ofrece una baja impedancia de retorno para corrientes de falla a tierra, permitiendo una desconexión rápida de la alimentación en caso de defecto.

Se distinguen tres variantes del sistema TN, de acuerdo con la configuración de los conductores de neutro (N) y de protección (PE):

• TN-S: Los conductores de neutro (N) y de protección (PE) son completamente independientes a lo largo de todo el sistema.
• TN-C: Los conductores de neutro y protección se combinan en un único conductor (PEN) en todo el trazado del sistema.
• TN-C-S: Se utiliza un conductor combinado (PEN) en una parte del sistema, que posteriormente se separa en conductores independientes de neutro (N) y protección (PE).

El sistema IT se caracteriza por mantener todos los conductores activos completamente aislados de tierra o, en su defecto, conectados a tierra a través de una impedancia. Esta particular configuración permite que, ante una falla de aislamiento, la corriente de fuga que se genera sea mínima, originada principalmente por las capacitancias distribuidas en el sistema.

Dado que la corriente de falla es muy baja, los dispositivos de protección convencionales (fusibles o interruptores automáticos) no se activan ante una primera falla. Además, el sistema continúa operando sin interrupciones incluso si ocurre una falla unipolar a tierra, lo que se traduce en una alta disponibilidad del suministro eléctrico.

Esquema de conexión a tierra de las masas

Las partes conductoras expuestas (masas) pueden estar conectadas a tierra de diferentes formas, dependiendo del diseño de la instalación:

• A través de conexiones individuales a tierra.
• Mediante un único punto de puesta a tierra compartido.
• Conectadas al mismo sistema de tierra que el utilizado por el punto de referencia del sistema IT.

Equipos de protección utilizados

Para garantizar la seguridad operativa, en los sistemas IT se permiten y recomiendan los siguientes dispositivos:

• IMD (Dispositivo de Monitoreo de Aislamiento): Detecta la degradación del aislamiento y activa una alarma.
• Dispositivos de protección contra sobrecorrientes: Limitan la corriente en caso de cortocircuitos o sobrecargas.
• Dispositivos de corriente residual (RCD/RCCB): Complementan la protección, especialmente frente a fallas múltiples.

Comportamiento ante fallas

• La primera falla de aislamiento no provoca desconexión automática. Sin embargo, debe ser localizada y corregida con prontitud.
• Si ocurre una segunda falla en otro conductor activo, el sistema se vuelve equivalente a un cortocircuito fase-tierra, lo que sí puede generar una interrupción grave del servicio y riesgos para la seguridad.
• El monitoreo constante del aislamiento es fundamental para mantener la integridad del sistema.

Signos y símbolos

Leyenda de evaluación

★ Nivel bajo

★★ Nivel medio

★★★ Nivel alto

★★★★ Nivel muy alto