Unha guía completa sobre sistemas de aterramento

Un sistema de aterramento, tamén coñecido como sistema de conexión a terra, conecta partes específicas dun sistema eléctrico de enerxía coa terra, xeralmente a superficie conductora da Terra, por razóns de seguridade e funcionais. A elección do sistema de aterramento pode afectar a seguridade e a compatibilidade electromagnética da instalación. As rexulacións para os sistemas de aterramento varían entre países, aínda que a maioría segue as recomendacións da Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Neste artigo, explicaremos os diferentes tipos de sistemas de aterramento, as súas vantaxes e desvantaxes, e como deseñalos e instalalos.

Qué é un sistema de aterramento?

Un sistema de aterramento defínese como un conxunto de conductores e electrodos que proporcionan un camiño de baixa resistencia para a corrente eléctrica fluir á terra en caso de fallo ou malfuncionamento. Isto é importante por varias razóns:

• Protección do equipo: Un sistema de aterramento axuda a protexer o equipo eléctrico de danos debido a sobretensións ou condicións de curto circuito. Tamén prevén a acumulación estática e as subidas de potencia causadas por descargas eléctricas próximas ou operacións de conmutación.

• Protección das persoas: Un sistema de aterramento axuda a prevenir os perigos de choque eléctrico asegurando que as partes metálicas expostas das instalacións eléctricas teñan o mesmo potencial que a terra. Tamén facilita a operación de dispositivos protexidos como interruptores de circuito o dispositivos de corrente residual (RCD) que poden desconectar o suministro en caso de fallo.

• Punto de referencia: Un sistema de aterramento proporciona un punto de referencia para os circuitos e equipos eléctricos para que poidan operar a un nivel de tensión seguro respecto á Terra. Esto asegura que calquera enerxía eléctrica non utilizada pola carga se disipe de forma segura á terra.

Tipo de sistemas de aterramento

O BS 7671 lista cinco tipos de sistemas de aterramento: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C, e IT. As letras T e N significan:

• T = Terra (do francés Terre)

• N = Neutral

As letras S, C, e I significan:

• S = Separado

• C = Combinado

• I = Aislado

O tipo de sistema de aterramento determinase polo modo no que a fonte de enerxía (como un transformador ou un xerador) está conectada á terra e como o terminal de aterramento do consumidor está conectado á fonte ou a un electrodo de terra local.

Sistema TN-S

Un sistema TN-S, mostrado na Figura 1, ten a neutra da fonte de enerxía conectada coa terra nun só punto, na fonte ou tan preto como sexa razoablemente praticable. O terminal de aterramento do consumidor xeralmente está conectado á envoltura metálica ou armadura do cabo de servizo do distribuidor nos prédios.

Figura 1: Sistema TN-S

As vantaxes dun sistema TN-S son:

• Proporciona un camiño de baixa impedancia para as correntes de fallo, o que asegura unha rápida operación dos dispositivos protexidos.

• Evita calquera diferenza de potencial entre a neutra e a terra dentro das instalacións do consumidor.

• Reduce o risco de interferencia electromagnética debido ás correntes de modo común.

As desvantaxes dun sistema TN-S son:

• Require un conductor protector (PE) separado xunto cos conductores de suministro, o que aumenta o custo e a complexidade do cableado.

• Pode verse afectado pola corrosión ou danos na envoltura metálica ou armadura do cabo de servizo, o que pode comprometer a súa efectividade.

Sistema TN-C-S

Un sistema TN-C-S, mostrado na Figura 2, ten o conductor neutro do suministro dunha liña de distribución conectado coa terra na fonte e en intervalos ao longo do seu trazo. Isto xeralmente chámase aterramento múltiple protexido (PME). Con esta disposición, o conductor neutro do distribuidor tamén se usa para devolver as correntes de fallo á terra que se producen na instalación do consumidor de forma segura á fonte. Para lograr isto, o distribuidor proporcionará un terminal de aterramento do consumidor, que está ligado ao conductor neutro entrante.

Figura 2: Sistema TN-C-S

As vantaxes dun sistema TN-C-S son:

• Reduce o número de conductores necesarios para o suministro, o que baixa o custo e a complexidade do cableado.

• Proporciona un camiño de baixa impedancia para as correntes de fallo, o que asegura unha rápida operación dos dispositivos protexidos.

• Evita calquera diferenza de potencial entre a neutra e a terra dentro das instalacións do consumidor.

As desvantaxes dun sistema TN-C-S son:

• Pode crear un risco de choque eléctrico se hai unha rotura no conductor neutro entre dous puntos de terra, o que pode causar un aumento da tensión de contacto nas partes metálicas expostas.

• Pode causar correntes indeseadas que fluán en tubos metálicos ou estruturas que están conectados á terra en diferentes puntos, o que pode resultar en corrosión ou interferencia.

Sistema TT

Un sistema TT, mostrado na Figura 3, ten tanto a fonte como a instalación do consumidor conectados á terra mediante electrodos separados. Estes electrodos non teñen ningunha conexión directa entre eles. Este tipo de sistema de aterramento é aplicable tanto para instalacións trifásicas como monofásicas.

Figura 3: Sistema TT

As vantaxes dun sistema TT son:

• Elimina calquera risco de choque eléctrico debido a unha rotura no conductor neutro ou contacto entre conductores vivos e partes metálicas aterradas.

• Evita calquera corrente indeseada en tubos metálicos ou estruturas que están conectados á terra en diferentes puntos.

• Permite máis flexibilidade na elección da localización e tipo de electrodos de terra.

As desvantaxes dun sistema TT son:

• Require un electrodo de terra local eficaz para cada instalación, o que pode ser difícil ou caro de conseguir dependendo das condicións do solo e a disponibilidade de espazo.

• Require dispositivos de protección adicionais como RCDs ou ELCBs operados por tensión para asegurar unha desconexión fiable en caso de fallo.

• Pode resultar en maiores tensións de contacto en partes metálicas expostas debido á maior impedancia de bucle de terra.

Sistema TN-C

Un sistema TN-C, mostrado na Figura 4, ten as funcións neutra e protectoras combinadas nun só conductor a lo largo do sistema. Este conductor chámase PEN (neutra protexida). O terminal de aterramento do consumidor está conectado directamente a este conductor.

Figura 4: Sistema TN-C

As vantaxes dun sistema TN-C son:

• Reduce o número de conductores necesarios para o suministro, o que baixa o custo e a complexidade do cableado.

• Proporciona un camiño de baixa impedancia para as correntes de fallo, o que asegura unha rápida operación dos dispositivos protexidos.

As desvantaxes dun sistema TN-C son:

• Crea un risco de choque eléctrico se hai unha rotura no conductor PEN ou se entra en contacto con partes vivas debido a un fallo de aislamento.