Una Guia Comprehensiva de Sistemes de Posaterra

Un sistema de terra, també conegut com a sistema de terra, connecta parts específiques d'un sistema d'energia elèctrica amb la terra, típicament la superfície conductora de la Terra, per raons de seguretat i funcionalitat. La tria del sistema de terra pot afectar la seguretat i la compatibilitat electromagnètica de l'instal·lació. Les regulacions per als sistemes de terra varien entre països, encara que la majoria segueixen les recomanacions de la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC). En aquest article, explicarem els diferents tipus de sistemes de terra, les seves avantatges i desavantatges, i com dissenyar-los i instal·lar-los.

Què és un Sistema de Terra?

Un sistema de terra es defineix com un conjunt de conductors i electrodes que proporcionen un camí de baixa resistència per al flux de corrent elèctric cap a la terra en cas de fallada o malfuncionament. Això és important per diverses raons:

• Protecció de l'equipament: Un sistema de terra ajuda a protegir l'equipament elèctric de danys causats per sobretensions o condicions de curtcircuït. També evita l'acumulació estàtica i els pics de potència causats per impactes de llamps propins o operacions de commutació.

• Protecció de les persones: Un sistema de terra ajuda a prevenir els riscos d'electrocutació assegurant que les parts metàl·liques exposades de les instal·lacions elèctriques estiguin al mateix nivell de potencial que la terra. També facilita el funcionament de dispositius protectors com els interruptors de circuit o dispositius de corrent residual (RCD) que poden desconectar el subministrament en cas de fallada.

• Punt de referència: Un sistema de terra proporciona un punt de referència per a circuits i equipaments elèctrics perquè puguin funcionar a un nivell de voltatge segur respecte a la Terra. Això assegura que qualsevol energia elèctrica que no s'utilitzi pel càrrega es dissipe de manera segura a la terra.

Tipus de Sistemes de Terra

La BS 7671 enumera cinc tipus de sistemes de terra: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C i IT. Les lletres T i N signifiquen:

• T = Terra (de la paraula francesa Terre)

• N = Neutral

Les lletres S, C i I signifiquen:

• S = Separat

• C = Combinat

• I = Aïllat

El tipus de sistema de terra es determina per com es connecta la font d'energia (com un transformador o un generador) a la terra i com es connecta el terminal de terra del consumidor a la font o a un electrodo de terra local.

Sistema TN-S

Un sistema TN-S, mostrat a la Figura 1, té la neutra de la font d'energia connectada amb la terra en un sol punt, a la font o tan a prop com sigui pràcticament possible. El terminal de terra del consumidor generalment es connecta a la màniga metàl·lica o armadura del cable de servei del distribuidor a les instal·lacions.

Figura 1: Sistema TN-S

Els avantatges d'un sistema TN-S són:

• Proporciona un camí de baixa impedància per a les corrents de fallada, el que assegura una operació ràpida dels dispositius protectors.

• Evita qualsevol diferència de potencial entre la neutra i la terra dins les instal·lacions del consumidor.

• Redueix el risc d'interferència electromagnètica degut a les corrents de mode comú.

Els desavantatges d'un sistema TN-S són:

• Requereix un conductor protector (PE) separat juntament amb els conductors de subministrament, el que augmenta el cost i la complexitat de l'enfilatge.

• Pot ser afectat per la corrosió o el daño a la màniga metàl·lica o armadura del cable de servei, el que pot comprometre la seva eficàcia.

Sistema TN-C-S

Un sistema TN-C-S, mostrat a la Figura 2, té el conductor neutral de subministrament d'un distribuidor connectat amb la terra a la font i a intervals al llarg del seu recorregut. Això es coneix habitualment com a terra múltiple protectora (PME). Amb aquesta disposició, el conductor neutral del distribuidor també s'utilitza per retornar les corrents de fallada que surten a l'instal·lació del consumidor de manera segura a la font. Per aconseguir-ho, el distribuidor proporcionarà un terminal de terra del consumidor, que estarà connectat al conductor neutral d'entrada.

Figura 2: Sistema TN-C-S

Els avantatges d'un sistema TN-C-S són:

• Redueix el nombre de conductors necessaris per al subministrament, el que baixa el cost i la complexitat de l'enfilatge.

• Proporciona un camí de baixa impedància per a les corrents de fallada, el que assegura una operació ràpida dels dispositius protectors.

• Evita qualsevol diferència de potencial entre la neutra i la terra dins les instal·lacions del consumidor.

Els desavantatges d'un sistema TN-C-S són:

• Pot crear un risc d'electrocutació si hi ha una ruptura en el conductor neutral entre dos punts de terra, el que pot causar un augment de la tensió de contacte en les parts metàl·liques exposades.

• Pot causar corrents indesitjades en tubs metàl·lics o estructures connectades a la terra en punts diferents, el que pot resultar en corrosió o interferència.

Sistema TT

Un sistema TT, mostrat a la Figura 3, té tant la font com l'instal·lació del consumidor connectades a la terra a través d'electrodos separats. Aquests electrodos no tenen cap connexió directa entre ells. Aquest tipus de sistema de terra és aplicable tant per a instal·lacions trifàsiques com monofàsiques.

Figura 3: Sistema TT

Els avantatges d'un sistema TT són:

• Elimina qualsevol risc d'electrocutació degut a una ruptura en el conductor neutral o contacte entre conductors en viva i parts metàl·liques aterrades.

• Evita qualsevol corrent indesitjada en tubs metàl·lics o estructures connectades a la terra en punts diferents.

• Permet més flexibilitat en la tria de la ubicació i tipus d'electrodos de terra.

Els desavantatges d'un sistema TT són:

• Requereix un electrodo de terra local efectiu per a cada instal·lació, el qual pot ser difícil o costós d'aconseguir depenent de les condicions del sòl i la disponibilitat d'espai.

• Requereix dispositius de protecció addicionals com RCDs o ELCBs operats per voltatge per assegurar un desconnecte fiable en cas de fallada.

• Pot resultar en tensions de contacte més altes en parts metàl·liques exposades degut a una impedància de bucle de terra més alta.

Sistema TN-C

Un sistema TN-C, mostrat a la Figura 4, té tant les funcions neutrales com protectoras combinades en un sol conductor a través de tot el sistema. Aquest conductor es diu PEN (neutral de protecció terrestre). El terminal de terra del consumidor està connectat directament a aquest conductor.

Figura 4: Sistema TN-C

Els avantatges d'un sistema TN-C són:

• Redueix el nombre de conductors necessaris per al subministrament, el que baixa el cost i la complexitat de l'enfilatge.

• Proporciona un camí de baixa impedància per a les corrents de fallada, el que assegura una operació