En este artículo, queremos abordar la parte más técnica de algunas de las mejores soluciones en seguridad eléctrica para los hospitales y sus áreas críticas. Es el caso de los sistemas eléctricos TN. Descubriremos en qué consisten, qué les diferencia respecto a otros sistemas TT y nos adentraremos en las virtudes de las redes TN-S para las instalaciones eléctricas de hospitales.
¿Qué son las conexiones de tierra?
Los conectores y tomas de tierra son claves para crear una conexión equipotencial a tierra, lo que ayuda a evitar tensiones de contacto en áreas médicas críticas.
Por tanto, la conexión equipotencial a tierra es una parte elemental de instalación eléctrica segura para ámbitos médicos críticos. Estas tomas de tierra son adecuadas para unidades quirúrgicas, UCI y en general para áreas médicas críticas.
De esta forma, los equipos electromédicos y las superficies conductoras expuestas dentro de áreas médicas críticas deben conectarse a una toma de tierra equipotencial, con un conector con conductor de alta flexibilidad, con sección suficiente.
¿Cuál es su objetivo?
Los sistemas de puesta a tierra facilitan funciones de seguridad al suministrar a la instalación eléctrica un camino de baja impedancia para cualquier avería en la red eléctrica. La puesta a tierra actúa a su vez como punto de referencia para que la fuente eléctrica y los dispositivos de seguridad funcionen correctamente.
Tipos de conexiones a tierra
Las configuraciones de conexiones a tierra se pueden organizar de distintas formas en el lado de la alimentación y la carga pero siempre logrando el mismo resultado. Es la norma internacional IEC 60364 (Instalaciones eléctricas para edificios) la que identifica tres familias de puesta a tierra, que se definen con un identificador de dos letras de la forma ‘XY’. ‘X’ define la configuración de los conductores neutros y de tierra en el lado de suministro del sistema (generador / transformador), e ‘Y’ define la configuración de neutro / tierra en el lado de carga del sistema (cuadro principal y cargas conectadas).
‘X’ e ‘Y’ pueden tomar los siguientes valores:
T – Tierra (del francés ‘Terre’)
N – Neutro
Yo – aislado
Y los subconjuntos de dichas configuraciones se pueden definir usando los valores:
S – Separado
C – Combinado
«De acuerdo con los diversos métodos y terminologías de protección definidos por IEC, los sistemas de distribución de energía de bajo voltaje se dividen en tres tipos de acuerdo con los diferentes métodos de conexión a tierra, a saber, sistemas TT, TN e IT.»
Sistema IT
Aquí todos los conductores activos están separados de tierra o un punto está puesto a tierra con una impedancia. Esto lleva a que, si hay un fallo de¬ aislamiento, solo pueda circular una corriente de fallo pequeña, originada principalmente por la capacidad de derivación de la red.
Sistema TT
El método TT hace alusión a un sistema de protección que conecta directamente a tierra la carcasa metálica de un dispositivo eléctrico, que se denomina sistema de puesta a tierra de protección. Con una configuración TT, cada área emplean su propia conexión a tierra dentro de las instalaciones, siendo independiente de cualquier conexión a tierra en el lado de la fuente. Este tipo de conexión a tierra se usa por lo general en situaciones en las que un proveedor de servicios de red de distribución (DNSP) no puede garantizar una conexión de baja tensión a la fuente de alimentación.
Sistema de puesta a tierra TN
Es un sistema de suministro de energía y protección en modo TN que conecta la carcasa metálica del equipo eléctrico con el cable neutro de trabajo. Se llama sistema de protección cero.
De esta forma, cuando un solo punto en el lado de la fuente está conectado directamente a tierra hablamos de Sistema de puesta a tierra TN. Cualquier equipo eléctrico conectado al sistema se conecta a tierra a través del mismo punto de conexión en el lado de la fuente. Estos sistemas de puesta a tierra requieren electrodos de tierra a intervalos regulares durante toda la instalación.
Los TN albergan tres subconjuntos, variables en función del método de segregación / combinación de conductores neutros y de tierra.
TN-C
Las funciones del conductor neutro y del conductor de protección están combinadas en un único conductor en todo el sistema. TN-C describe una disposición en la que un neutro de protección combinado (PEN) se conecta a tierra en la fuente. Así, utiliza la línea neutra de trabajo como línea de protección de cruce por cero, que puede denominarse línea neutra de protección y puede representarse mediante PEN.
TN-CS
En una parte del sistema, las funciones del conductor neutro y del conductor de protección están combinadas en un único conductor. El lado de suministro del sistema utiliza un conductor PEN combinado para la conexión a tierra, y el lado de carga del sistema utiliza un conductor separado para PE y N.
TN-S
Se utiliza un conductor de protección separado en todo el sistema. Se ejecutan conductores separados para tierra de protección (PE) y neutro a las cargas de los consumidores desde la fuente de alimentación de un lugar (es decir, generador o transformador). En este caso, los conductores PE y N están separados en casi todas las partes del sistema y solo están conectados entre sí en el suministro. De esta manera, el sistema de alimentación en modo TN-S separa estrictamente el neutro de trabajo N de la línea de protección dedicada PE. Veamos ahora más detalladamente algunas de sus características, lo que le hace destacar y ser el principal sistema en instalaciones eléctricas de hospitales.
«El sistema de alimentación en modo TN-S separa estrictamente el neutro de trabajo N de la línea de protección dedicada PE.»
Características del sistema TN-S
- Conductores de protección. Dispone de una sola referencia de potencial «fuente» y «uso». Además, no utiliza la tierra como conductor.
- Equipotencialidad. Las masas tienen buena equipotencialidad, lo que implica un ahorro en costes muy relevante al no ser necesario instalar conexiones equipotenciales complementarias.
- Baja impedancia. El circuito de protección es de baja impedancia al haber la necesidad de conducir corrientes de drenaje, de fallo o de cortocircuito importantes.
- Compromiso con la normativa CEM. En el sector eléctrico se reconoce abiertamente que el sistema TN-S es el que posee un mayor compromiso con la normativa CEM (Normativa sobre Compatibilidad Electromagnética).
¿En qué se diferencias los sistemas TT y TN-S?
Como vemos, en una red puesta a tierra con sistema TN-S o TT, se realiza la puesta a tierra de uno o varios puntos de la red, la instalación o el equipo eléctrico para garantizar la seguridad eléctrica.
No obstante, en los sistemas TN, el punto neutro del transformador de alimentación está puesto a tierra con una impedancia despreciable y las masas de la instalación eléctrica están conectadas con la puesta a tierra de servicio de la red mediante un conductor de protección. Sin embargo, en los sistemas TT, aunque el punto neutro también está puesto a tierra con una impedancia despreciable, las masas de la instalación eléctrica están puestas a tierra de forma independiente a la tierra del sistema.
Beneficios del sistema TN-S
A pesar de una mayor inversión inicial para la instalación y los costes materiales, y el posterior mantenimiento de las líneas eléctricas, los beneficios de TN-S son tales que está más que justificada su apuesta como sistema de conexión a tierra:
1. Otorga un mayor grado de seguridad contra incendios eléctricos
Con TN-S, podemos usar en el modo óptimo los dispositivos de apagado de protección (RCD). Un RCD conectado a una red eléctrica con un circuito de tierra TN-S lo que hace es desconectar la fuente de alimentación al consumidor defectuoso en el mismo momento que ocurren corrientes de fuga.
2. No genera problemas para crear y monitorear la condición técnica del circuito de puesta a tierra del objeto
Dado que el bucle de tierra requiere un monitoreo constante, bajo la influencia del tiempo y los factores naturales el dispositivo puede fallar. Esto implicará la interrupción de los sistemas eléctricos y, más importante aún, se convierte en una amenaza para la salud.
3. No necesita usar puentes que conecten las carcasas metálicas de los dispositivos y equipamiento médico al circuito de tierra
Esto nos ayuda a evitar inconvenientes y defectos estéticos del interior de la habitación o área, fomentando la visión holística de la salud.
4. Elimina la interferencia de alta frecuencia
Ésta induce efectos perjudiciales en el funcionamiento de la electrónica.
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ETK 90. Placa de tomas equipotenciales para unidad quirúrgica
ETK EBB. Placa de embarrados para conexiones equipotenciales