Aterrizaje Múltiple Protector (PME) – TN-C-S – (MEN) y PNB
¿Qué es la Tierra Múltiple Protectora (PME)?
La Tierra Múltiple Protectora (PME) es un método de tierra de seguridad donde el conductor de continuidad a tierra (conductor de tierra) en las instalaciones del consumidor está conectado tanto al sistema local de tierra como al conductor neutro del suministro de energía. También conocido como TN-C-S o Tierra Múltiple Neutra (MEN), este sistema asegura que si el conductor neutro se rompe, las corrientes de fallo aún pueden regresar de manera segura a la fuente a través de la conexión a tierra, minimizando el riesgo de descargas eléctricas y otros peligros.
En el sistema de tierra PME (ilustrado a continuación), el neutro del suministro cumple un doble papel: proporciona tierra protectora y actúa como conductor neutro. Además, el conductor neutro está conectado a tierra en múltiples puntos en el lado del suministro. La sección siguiente de este artículo discute las implicaciones de un conductor PEN en circuito abierto (una ruptura en el neutro de la fuente), incluyendo medidas de protección y riesgos potenciales asociados con PME.
¿Qué es TN-C-S PME?
TN-C-S PME (Tierra Múltiple Protectora) es una configuración específica de un sistema de distribución eléctrica donde la fuente de suministro externa está conectada directamente a tierra en múltiples puntos ("T" = Terre, francés para "tierra" o "suelo"). En la instalación del consumidor, las partes conductivas del equipo están conectadas a través de cables protectores de circuito (CPC) tanto al neutro del suministro (N) como al sistema de tierra.
La designación "C-S" indica que los conductores neutro (N) y tierra protectora (PE) están combinados (C) en la red de la fuente de suministro y separados (S) en la instalación del consumidor.
Componentes Clave de TN-C-S PME
T: Terre ("tierra/suelo") — El sistema tiene una conexión a tierra directa e independiente separada de los conductores de suministro.
N: Neutro — El conductor de retorno de corriente en el circuito eléctrico.
C: Combinado — En la red de suministro upstream (por ejemplo, desde el transformador hasta el cuadro principal del consumidor), los conductores neutro (N) y tierra protectora (PE) se fusionan en un solo conductor llamado conductor PEN (Tierra Neutra Protectora).
S: Separado — En el cuadro principal del consumidor o punto de distribución, el conductor PEN se divide en dos conductores independientes:
Neutro (N): Lleva la corriente de retorno.
Tierra Protectora (PE): Conecta a los marcos de los equipos y asegura la seguridad durante los fallos.
Cómo Funciona TN-C-S PME
Upstream (Lado del Suministro):
El neutro y la tierra protectora están combinados como un conductor PEN, conectado a tierra en la fuente (por ejemplo, transformador) y posiblemente en puntos intermedios (múltiples tomas a tierra).
Downstream (Lado del Consumidor):
En el cuadro principal del consumidor, el conductor PEN se divide en un neutro (N) y una tierra protectora (PE) separados.
El conductor PE se conecta a todas las partes conductivas expuestas del equipo (por ejemplo, cajas metálicas) para desviar de manera segura las corrientes de fallo a tierra.
El neutro (N) permanece aislado de la tierra dentro de la instalación del consumidor (excepto por un único punto de unión en el cuadro principal para mantener la estabilidad de potencial).
Beneficios de Seguridad
Protección contra Fallos: En caso de un fallo de fase a metal, la corriente fluye a través del conductor PE a tierra, disparando rápidamente el interruptor de circuito o fusible.
Seguridad ante Ruptura del Neutro: Si el conductor neutro se rompe upstream, la conexión PEN/PE asegura que las partes metálicas expuestas permanezcan a potencial de tierra, reduciendo el riesgo de descargas eléctricas.
Flexibilidad: Combina la simplicidad de un sistema combinado neutro-tierra (TN-C) en la red de suministro con la seguridad de un sistema separado (TN-S) en las instalaciones del consumidor, haciéndolo adecuado tanto para redes urbanas como para instalaciones de edificios.
Esta configuración equilibra la eficiencia en costos en la red de suministro con una mayor seguridad en los entornos de los usuarios finales, ampliamente utilizada en entornos residenciales, comerciales e industriales.
¿Qué es PNB?
PNB, abreviatura de Bonding Neutral Protector, es un método de tierra similar al sistema PME (Tierra Múltiple Protectora), pero con una diferencia clave: la conexión Neutro a Tierra (TN) se establece en el lado del consumidor (por ejemplo, en el cuadro principal de la instalación) en lugar de en el suministro de energía o transformador de distribución.
En un sistema TN-C-S, PNB (Bonding Neutral Protector) se refiere a la configuración donde los conductores PEN (Tierra Neutra Protectora) o CNE (Conducto Neutro Combinado) de los consumidores individuales están conectados a la fuente de energía (por ejemplo, transformador) en solo un punto. Este único punto de unión asegura que las funciones neutro y tierra protectora están combinadas upstream (desde el transformador hasta el cuadro principal del consumidor) y separadas dentro de la instalación del consumidor (estructura TN-C-S).
Consideraciones Clave para PNB
Requisito de Distancia a Tierra: La distancia recomendada entre el electrodo de tierra y el cuadro principal del consumidor (donde ocurre la unión neutro-tierra) es menor a 40 metros (aproximadamente 130 pies). Para minimizar los riesgos de voltaje en caso de una ruptura del neutro, esta distancia debe ser lo más corta posible, preferentemente adyacente a la barra de enlace a tierra del cuadro principal.
Mecanismo de Seguridad: Al unir el neutro a tierra en las instalaciones del consumidor, PNB ayuda a estabilizar el potencial del neutro y proporciona una ruta de respaldo para las corrientes de fallo si el conductor neutro upstream falla. Esto reduce el riesgo de que las partes metálicas expuestas se vuelvan vivas y causen descargas eléctricas.
Diferencia con PME
Aunque tanto PNB como PME implican la unión neutro-tierra, PME generalmente implica múltiples puntos de toma a tierra en el lado del suministro (por ejemplo, en el transformador y a lo largo de la red de distribución), mientras que PNB se enfoca en un único punto de unión en la ubicación del consumidor dentro de un marco TN-C-S.
PNB está diseñado para equilibrar la seguridad y la simplicidad en instalaciones de menor escala, asegurando el cumplimiento de los códigos eléctricos mientras minimiza el impacto de los fallos en los conductores neutros en los entornos de los usuarios finales.
¿Por qué y Dónde se Utiliza el Sistema de Tierra PME?
Bajo las Regulaciones de Seguridad, Calidad y Continuidad Eléctricas (ESQCR), se prohíbe a los consumidores instalar conductores PEN en instalaciones HV/LV; esta responsabilidad recae en el operador de red de distribución independiente (DNO). Esto se debe a que los sistemas PME implican configuraciones de tierra complejas que requieren gestión profesional para garantizar la seguridad y el cumplimiento.
Principales Beneficios de PME
La principal ventaja de PME es su capacidad para mitigar riesgos durante un cable neutro roto (conductor PEN en circuito abierto). Si el neutro falla, la corriente de fallo puede regresar a la fuente de suministro a través de la ruta paralela a tierra (creada por múltiples puntos de toma a tierra). Esta vía de baja resistencia dispara dispositivos de protección (por ejemplo, fusibles, interruptores de circuito) para dispararse, ya que la corriente alta debido a la baja resistencia funde el fusible o activa el interruptor. Como resultado, las partes metálicas expuestas permanecen a un potencial cercano a tierra, eliminando el riesgo de descarga eléctrica por un neutro roto. Sin PME, una ruptura del neutro dejaría sin ruta de retorno, energizando el cable neutro y representando un grave riesgo de choque eléctrico.
Aplicaciones de PME
Las empresas de suministro de energía y distribuidores a menudo emplean PME en zonas rurales o terrenos desafiantes (por ejemplo, áreas montañosas) donde:
La tierra de baja resistencia individual para cada edificio es costosa o impráctica.
Obtener una resistencia de bucle de tierra adecuada desde el transformador hasta los terminales del consumidor es difícil.
Sin embargo, el uso de PME requiere aprobación escrita de las autoridades pertinentes debido a sus requisitos técnicos y riesgos potenciales.
Dimensionamiento de Conductores y Uniones para PME/PNB
Para la tierra PME, el dimensionamiento de los conductores debe adherirse a las regulaciones BS 7671:2018+A2:2022:
Riesgos Potenciales de la Tierra PME
Aunque PME mejora la seguridad, introduce riesgos específicos:
Potencial Neutro Elevado
Si el conductor neutro se rompe (común en líneas aéreas rurales), todo el metal protector (por ejemplo, cajas de equipos) unido al neutro puede volverse energizado. Por ejemplo:
Fallos Silenciosos
A diferencia de los fallos obvios, un neutro roto con PME puede no disparar acciones de protección inmediatas. El sistema puede permanecer energizado hasta que alguien toque el metal, lo que lleva a sorpresas inesperadas.
Requisitos de Mitigación:
Tierra Múltiple: El neutro debe estar conectado a tierra en múltiples puntos del sistema.
Baja Resistencia a Tierra: La resistencia de cada electrodo de tierra no debe exceder los 10 ohmios.
Varillas de Tierra Individuales: Recomendadas para cada instalación para minimizar las corrientes de fallo compartidas.
Aprobación de Autoridad: Es obligatoria la aprobación formal para garantizar un diseño y mantenimiento adecuados.
Conclusión
PME es un método de tierra crítico pero regulado, ideal para áreas con condiciones de tierra desafiantes. Su efectividad depende de un estricto cumplimiento con los estándares de unión, dimensionamiento y mantenimiento para evitar riesgos como potenciales neutros elevados. Siempre consulte a ingenieros calificados y obtenga la aprobación regulatoria al implementar sistemas PME.
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