Esquema TT – Todo sobre este esquema de distribución

A los distintos métodos de puesta a tierra de una instalación eléctrica de baja tensión se les denominan esquemas de distribución. Existen tres tipos de esquemas de conexión a tierra normalizados: TT, IT, TN (TN-S, TN-C y TN-C-S). En este artículo analizaremos el esquema TT al detalle, incluyendo su principio de funcionamiento, sus principales ventajas e inconvenientes, la protección de las personas frente a contactos indirectos y en qué tipo de instalaciones lo podemos encontrar.

Este tipo de esquemas describe el método de instalación de puesta a tierra aguas abajo del devanado secundario del transformador MT/BT (la alimentación) y de las principales masas metálicas que componen la instalación de baja tensión (los receptores).

A la hora de diseñar una instalación eléctrica, es importante conocer el tipo de esquema de distribución que se va a emplear, ya que nos servirá para definir las características de las medidas de protección frente a sobreintensidades y contactos indirectos, así como las especificaciones de la aparamenta eléctrica que se encarga de esa protección.

ITC-BT 08. Para la redacción de este artículo se ha seguido con lo establecido en la Instrucción Técnica Complementaria 08 «Redes de distribución» del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión de 2002 y la Guía Técnica de Aplicación a esta instrucción.

Nomenclatura de los esquemas de distribución

Tal y como se encuentra especificado en el punto 1 de la Instrucción Técnica Complementaria 08 del REBT, la codificación para los esquemas de distribución TT es la siguiente:

• La primera letra hace referencia al transformador (alimentación con respecto a tierra). En este caso, se trata de una T que significa conexión directa de un punto de la alimentación a tierra. En la mayoría de casos el neutro.

• La segunda letra hace referencia a las masas metálicas de la instalación de la parte de BT con respecto a tierra. Para este esquema, se trata de una T que significa conexión de las masas directamente a tierra. Una puesta a tierra distinta a la de la fuente de alimentación (transformador MT/BT).

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Esquema TT

El esquema de distribución TT se caracteriza por, siguiendo la nomenclatura mencionada anteriormente, la conexión del neutro del transformador a tierra y la conexión de las masas de utilización de la instalación receptora en BT a una tierra distinta a la de la alimentación, como se puede comprobar en la siguiente imagen (Ra y Rb).

ITC-BT 18. Las tierras en este tipo de esquemas son totalmente independientes, es decir, que circulando la máxima corriente de defecto por una de ellas, no se induce un potencial mayor a 50 V en la otra, esto es lo que denomina el reglamento en el punto 10 de la ITC-BT 18 como tomas de tierra independientes.

De los tres esquemas de distribución normalizados, el esquema TT el más extendido, ya que cualquier instalación receptora que se alimente desde una red de distribución pública en baja tensión, estará obligada a usar el esquema TT. En cualquier red pública el neutro está puesto a tierra por reglamentación.

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Ventajas y Desventajas del Esquema TT

Las principales ventajas de utilizar un esquema de distribución TT en nuestra instalación son las siguientes:

• Instalación de puesta a tierra más simple.
• Los conductores requieren de un menor espesor de aislamiento, porque la tensión que soporta es menor (tensión fase-neutro) y una pequeña variación sobre ella.
• El esquema de conexión a tierra TT es el más común, por lo que es el más estudiado y conocido.
• Existen dos tensiones en la instalación de baja tensión: fase-neutro y fase-fase.
• Se pueden realizar modificaciones sin recalcular protecciones.
• Buena compatibilidad electromagnética.
• No se transmiten defectos entre distintos receptores al contar con tierras distintas. Por este motivo, se utiliza en redes de distribución pública.

Las principales desventajas de utilizar un esquema TT en nuestra instalación son las siguientes:

• Existe una peor equipotencialidad entre las masas.
• El esquema TT requiere de interruptores diferenciales para la protección frente a contactos indirectos, es decir, encarecer la instalación añadiendo más dispositivos de protección.
• En instalaciones muy grandes o que tengan una gran potencia no es muy recomendable su uso, ya que necesita la instalación diferenciales.
• Se debe utilizar dos sistemas de protecciones distintos, uno frente a sobreintensidades y cortocircuitos (mediante el uso de interruptores automáticos o fusibles) y un segundo para la protección de las personas (mediante interruptores diferenciales).

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Protección frente a contactos indirectos en esquema TT

ITC-BT 24. En el punto 4.1.2 de la Instrucción Técnica Complementaria 24 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión se detallan las características y prescripciones de los dispositivos de protección en esquema TT. Para la redacción de este artículo se ha seguido con lo estipulado en esta sección.

En caso de que se produzca un fallo de aislamiento en cualquier receptor de la instalación de baja tensión, la corriente de defecto Id circulará a través del conductor de protección (CP), las resistencias de la instalación del electrodo de tierra que serán Ra en la parte receptora y Rb en la parte de la alimentación, continuará por el bobinado del secundario del transformador MT/BT, el conductor de fase y la resistencia de defecto, cerrando así el bucle llamado bucle de defecto. Tal y como se ha representado en el siguiente dibujo (línea roja).

En este ejemplo, se puede observar como la fase L1 se pone en contacto con la masa (envolvente metálica) de un receptor de la instalación, que ha sido puesto a tierra (Ra) mediante el conductor de protección. Si esta masa es accesible a las personas, se puede producir una tensión de contacto Uc, es decir, una diferencia de potencial. Originando una intensidad de defecto Id que recorrerá el bucle mencionado anteriormente.

Esta intensidad de defecto es el valor que alcanza la corriente de defecto en la instalación a causa de un defecto de aislamiento producido en ella.

Selección elementos de protección

Los elementos de protección que escojamos a la hora del diseño de la instalación, deberán ser capaces de detectar rápidamente esta corriente y desconectar la alimentación. Ya que, se pueden originar tensiones de contacto superiores a los valores admisibles para la protección de las personas, estos valores son 50 V o 24 V en locales especiales.

Donde tenemos que:

Ra x Ia ≤ U

• Ra = suma de todas las resistencias de la toma de tierra y de los CP (conductores de protección) de las masas receptoras de la instalación.
• Ia = en caso de utilizar interruptores de corriente diferencial-residual (interruptor diferencial), esta será la corriente diferencial-residual seleccionada, también llamada sensibilidad del diferencial (10, 30, 300 mA). En cambio, si utilizamos interruptores automáticos, esta corriente es la que asegura el funcionamiento de forma automática de este dispositivo.
• U = tensiones límite de contacto, que serán 50 V o 24 V en casos especiales.

ITC-BT 24. Punto 4.1.2 Esquemas TT. Nos indica que para los esquemas TT se emplean los siguientes dispositivos de protección: interruptores diferenciales o interruptores automáticos / fusibles. Los segundos dispositivos mencionados son solamente aplicables cuando la resistencia Ra tiene un valor muy bajo.

1. Protecciones con interruptores automáticos o fusibles.

Cuando utilizamos un dispositivo de protección frente a sobreintensidades para la función de protección de las personas, éstos deben ser de los siguientes tipos:

• Dispositivo con curva de disparo de tiempo inverso y además se debe asegurar su funcionamiento automático con un límite de 5 segundos (desconexión) con la corriente Ia.
• Dispositivo con curva de disparo instantáneo y la corriente Ia deberá ser la que haga actuar este funcionamiento instantáneo.

Cabe destacar que su uso es muy poco frecuente para la protección de las personas en el esquema TT. Ya que para asegurar un valor de intensidad suficiente como para provocar la desconexión de la alimentación por parte de un interruptor automático o un fusible, debería garantizarse y mantener durante toda la vida útil de la instalación, un valor de tierra extremadamente pequeño (por debajo de la unidad), cosa que a efectos prácticos es muy difícil de alcanzar.

Ejemplo cálculo resistencia tierra necesaria para protección con interruptores automáticos.

El ejemplo que nos expone la Guía de la ITC BT 24 en el punto 4.1.2 es el siguiente: en una instalación industrial se van a utilizar interruptores automáticos (IA) para la protección a las personas en un esquema TT. Según la UNE-EN 60898, la corriente de disparo es del orden de 5 x In según la característica térmica correspondiente a 5 segundos.

Si por ejemplo el calibre del automático es de 25 A, tendríamos lo siguiente:

Ia = 5 x 25 = 125 A

Suponiendo que se trata de un local especial donde la tensión de contacto Uc no puede ser superior a 24 V, como por ejemplo, en locales húmedos, la resistencia Ra que tendremos que conseguir en la instalación es la siguiente:

Ra x Ia ≤ U Ra ≤ U/Ia = 24/125 = 0.2 Ohms

Por lo que, para garantizar la protección de las personas frente a contactos indirectos en este circuito, deberíamos de asegurar que la resistencia de puesta a tierra Ra no supere los 0.2 ohmios en toda la vida útil de la instalación. Esto hace que sea poco factible el uso de interruptores automáticos y fusibles para este tipo de función. Por ello, a continuación vamos a analizar el mismo caso pero con interruptores diferenciales.

2. Protecciones con interruptores diferenciales.

Para la misma instalación industrial que el ejemplo anterior, ahora utilizaremos interruptores diferenciales en el esquema TT, con una sensibilidad o intensidad asignada diferencial-residual de 300 mA.

Ra x Ia ≤ U Ra ≤ U/Ia = 24/0.3 = 13.33 Ohms

Esto nos da como resultado una resistencia Ra muy superior a la obtenida con interruptores automáticos y más fácil de conseguir en la realidad. De ahí que esté más extendido el uso de los interruptores diferenciales frente a los contactos indirectos en instalaciones eléctricas de baja tensión.

Los tiempos máximos de corte que indica la Guía ITC BT 24 para diferenciales de tipo general son los siguientes:

• I∆n = 0,3 segundos es tiempo de máximo de corte.
• 2I∆n = 0,15 segundos es tiempo de máximo de corte.
• 5I∆n = 0,04 segundos es tiempo de máximo de corte.

Lo más habitual, es que en la práctica, los defectos de aislamiento que se originan en las instalaciones de baja tensión son de muy baja impedancia, dando como resultado valores de corriente originada del orden de 5I∆n o mayor.

En el caso de que se produzca un defecto en el que la impedancia no sea despreciable, para una corriente de fuga superior o igual a I∆n, el tiempo máximo de desconexión de los interruptores diferenciales de tipo general deberá ser de 0,3 segundos (300 mA).

Valores máximos de la resistencia de puesta a tierra en función de la Intensidad diferencial-residual asignada al interruptor diferencial.

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Aplicaciones de los esquemas de distribución TT

Como se ha comentado anteriormente, los esquemas de distribución TT son uno de los más empleados en baja tensión. Estaremos obligados a utilizarlo cuando la instalación que estemos diseñando se alimente de una red de distribución pública de baja tensión, como por ejemplo en un local comercial, viviendas, etc. Para estos casos, también se podrá utilizar en la instalación el sistema IT dentro del TT, como por ejemplo en quirófanos, aeropuertos, procesos industriales sensibles, etc, con separación galvánica.

En instalaciones en las cuales se alimenten desde un centro de transformación de abonado, se podrá elegir uno de los tres esquemas citados anteriormente (TT, IT, TN). En centros de transformación de compañía se utilizará en todos los casos el esquema TT.

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Referencias

• Sistema de conexión del neutro y masas (ITC BT 08).
• Protección contra los contactos directos e indirectos (ITC BT 24).
• Redes aéreas para distribución en BT (ITC BT 06).
• Redes subterráneas para distribución en BT (ITC BT 07).