¿Porqué es importante comprender qué es el régimen de conexión del neutro?

Conocer cuál es el régimen de conexión del neutro de un sistema de distribución eléctrico debe ser de las cuestiones más importantes para el personal que tiene a cargo los sistemas eléctricos de una planta industrial. Sin embargo, en muchas ocasiones hemos sido testigos del desconocimiento de este tema y de cómo se instalan protecciones eléctricas sin comprender a profundidad la razón de instalar uno u otro tipo de protección. Conocer el régimen de conexión del neutro de una instalación permitirá garantizar la adecuada protección de las personas y los activos del sistema eléctrico.

Contacto Indirecto

Un contacto indirecto hace referencia al evento donde una persona tiene contacto con una parte del sistema eléctrico que generalmente no debería estar energizada. En el caso de una falla del aislamiento de un conductor activo, la masa de un equipo o tablero eléctrico puede quedar sometida a una tensión eléctrica y por ende se convierte en una fuente de peligro para las aquellos que tienen contacto con ella. La forma de proteger a las personas ante estas eventualidades dependerá principalmente del régimen de conexión del neutro del sistema eléctrico de distribución.

Conductor Neutro

Es el conductor que está conectado eléctricamente al punto neutro de los devanados de baja tensión del transformador eléctrico. Por este conductor regresan las corrientes de desequilibrio hacia la fuente. Mientras más balanceadas se encuentren las cargas dentro de un circuito, menos será la corriente que circula por el conductor neutro del sistema.

Régimen de Conexión del Neutro

Cuando hablamos del régimen de conexión del neutro (o régimen de aterramiento) nos referimos a cómo está conectado el terminal del neutro del transformador eléctrico de distribución y las diferentes masas de las cargas receptoras al sistema de puesta a tierra.

Existen 3 regímenes de conexión del neutro y se suelen designar con 2 letras juntas. La primera letra hace referencia a cómo está conectado el neutro a tierra en la etapa de alimentación y la segunda, a cómo están conectadas las masas de las cargas dentro del sistema de distribución eléctrico:

Sistema TT: Neutro de la alimentación a tierra y masas de cargas a tierra
Sistema TN: Neutro de la alimentación a tierra y masas de cargas a neutro
Sistema IT: Neutro de alimentación impedante y masas de cargas a tierra

Sistema TT

En este sistema el terminal del neutro del transformador eléctrico está conectado a un sistema de puesta de tierra que es independiente eléctricamente del sistema de aterramiento de las cargas. Por lo tanto, cada sistema tendrá una impedancia de puesta a tierra que pueden ser de distintos valores.

Este régimen de conexión de neutro es uno de los más comunes y se emplea en los sistemas de distribución eléctrica a viviendas por lo que las compañías eléctricas exigen la construcción de una puesta a tierra que cumpla ciertos requisitos para poder ofrecer el servicio.

Esquema de un sistema de distribución TT

Figura 1. Esquema de un sistema de distribución TT

Si ocurriera una energización de la masa de una carga por una falla en el aislamiento del conductor activo, a parte de la corriente que consume la carga se produciría una corriente de falla que cerraría su lazo a través del conductor de protección (PE) y las impendancias de puesta a tierra mas no por el conductor neutro del sistema. Por lo tanto, es necesario instalar protecciones diferenciales -adicionalmente a las protecciones termomagnéticas- en cada circuito para detectar esa derivación a tierra. Incluso, si en algún momento se llegase a desconectar la masa de la carga del sistema de puesta de puesta a tierra, la presencia del interruptor diferencial evitaría la electrocución de una persona durante un contacto indirecto.

Esquema de un sistema de distribución TT donde se ha producido una falla a tierra por pérdida del aislamiento

Figura 2. Esquema de un sistema de distribución TT donde se ha producido una falla a tierra por pérdida del aislamiento

Sistema TN

En este régimen, el neutro de la fuente está conectado a tierra y las masas de los equipos receptores están conectados al conductor neutro del sistema. Este sistema se divide en 2 subfamilias: El régimen TN-C y TN-S, donde el primero combina el conductor de protección (PE) y el conductor de neutro (N) en un único conductor denominado PEN, mientras que, en el seguro, estos conductores están separados físicamente.

Sistema TN-C

Un sistema TN-C combina el conductor neutro y el de protección en un sólo conductor. Este conductor denominado PEN debe ser dimensionado de tal manera que sea capaz de soportar tanto la corriente del neutro como la corriente de falla a tierra. Es un sistema que generalmente no cumple los lineamientos estipulados en los códigos eléctricos de la mayoría de países.

Esquema de un sistema de distribución TN-C donde el conductor de neutro y de protección se combinan en uno solo llamado PEN

Figura 3. Esquema de un sistema de distribución TN-C donde el conductor de neutro y de protección se combinan en uno solo llamado PEN

En el caso de una falla a tierra en un sistema TN-C, se produciría un cortocircuito a través del conductor de protección y neutro combinado (PEN). Por lo tanto, es necesario instalar protecciones termomagnéticas teniendo en cuenta de nunca seccionar el conductor PEN para proteger a personas en caso de un contacto indirecto.

Esquema de un sistema de distribución TN-C donde se ha producido una falla a tierra en la masa de la carga

Figura 4. Esquema de un sistema de distribución TN-C donde se ha producido una falla a tierra en la masa de la carga

Precaución

En un sistema TN-C no se debe seccionar el conductor de protección + neutro (PEN) bajo ningún motivo. Hacerlo podría provocar la electrocución de una persona en caso de un contacto indirecto.

Sistema TN-S

En un sistema TN-S, el conductor neutro y el conductor de protección son conductores independientes y su dimensionamiento se hace en base a las corrientes que van a circular por cada uno de éstos. Este sistema distribución es el más empleado en las plantas industriales.

Esquema de un sistema de distribución TN-S donde el conductor de neutro y el de protección son distintos

Figura 5. Esquema de un sistema de distribución TN-S donde el conductor de neutro y el de protección son distintos

Si se produjera una falla de aislamiento en la carga -y por lo tanto una energización de la masa- se produciría un cortocircuito donde la corriente de falla cerraría su lazo a través del conductor de protección (PE). La forma de despejar la falla es instalando interruptores diferenciales ya que la corriente que entra a la carga no es la misma que sale. En este caso, se exige que el interruptor diferencial seccione también el conductor neutro.

Esquema de un sistema de distribución TN-S donde se ha producido una falla a tierra en la masa de la carga

Figura 6. Esquema de un sistema de distribución TN-S donde se ha producido una falla a tierra en la masa de la carga

Sistema TN-S-C

Adicionalmente, puede existir un régimen combinado entre un sistema TN-S y TN-C al que se le denomina TN-S-C. La forma de proteger los circuitos será con protecciones diferenciales y protecciones termomagnéticas según sea el caso.

Sistema IT

El sistema IT hace referencia a un esquema de distribución eléctrica dónde el neutro del transformador eléctrico de la alimentación está desconectado -o tiene una impedancia muy grande (neutro Impedante)-, mientras que las masas de las cargas receptoras están conectadas al sistema de puesta a tierra a través del conductor de protección.

Este sistema es utilizado en aplicaciones y entornos donde es vital la continuidad del suministro eléctrico. En caso de producirse una falla a tierra, la corriente que circularía por el conductor de protección no sería tan elevada como para que se produzca el seccionamiento del circuito. Sin embargo, será importante poder identificar y despejar la falla para evitar que se pueda producir un segundo defecto que podría ocasionar un cortocircuito.

Esquema de un sistema de distribución IT donde el neutro del transformador está desconectado y las masas de las cargas a tierra

Figura 7. Esquema de un sistema de distribución IT donde el neutro del transformador está desconectado y las masas de las cargas a tierra

Por lo tanto, los sistemas IT necesitan ser protegidos con interruptores termomagnéticos para evitar posibles corto circuitos producto de una doble falla a tierra que ponga en contacto 2 fases de alimentación.