Tierras del Centro de Transformación (CT): ¿Separadas o Unidas?

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La conexión a tierra en un Centro de Transformación (CT) es crítica. Si ocurre una fuga en el lado de Alta Tensión, existe el riesgo de que ese voltaje peligroso se transfiera a la red de Baja Tensión (las viviendas).

Por ello, la normativa (ITC-BT-18) obliga generalmente a separar la tierra de protección del CT (herrajes) de las instalaciones de puesta a tierra de la instalación receptora, salvo que se garantice una resistencia lo suficientemente baja para unirlas sin riesgo.

Con esto se trata de evitar que cuando haya un defecto a tierra en el lado de alta del CT, las masas de la instalación puedan quedar sometidas a tensiones de contacto peligrosas.

Una toma de tierra (la de un edificio), será independiente respecto de otra toma de tierra (la del CT), cuando una de las tomas de tierra (la del edificio), no alcance respecto a un punto de potencial cero, una tensión superior a 50 V, cuando por la otra toma (la del CT) circule la máxima corriente de defecto Id a tierra prevista.

Contenidos
  1. Diferencias entre la Tierra de Herrajes y la Tierra de Neutro
  2. Tierras Separadas: La Regla General
  3. Ejercicio Resuelto de Instalaciones de Puesta a Tierra: Tomas de Tierra Separadas
  4. Condiciones para Unir Tierras (Baja Resistencia)
  5. Ejercicios Resueltos de Instalaciones de Puesta a Tierra: Tomas de Tierra Unidas

Diferencias entre la Tierra de Herrajes y la Tierra de Neutro

En un Centro de Transformación coexisten 2 sistemas de puesta a tierra totalmente independientes.

● Tierra de protección o de herrajes (herrajes del CT): es la encargada de proteger a las personas que manipulan o están cerca del CT.

  • ¿Qué conecta? Todas las partes metálicas que no deben tener tensión: la carcasa del transformador, las celdas de alta tensión, las puertas metálicas del centro, las armaduras del hormigón, etc.
  • Su función: si un cable de Alta Tensión (20 kV) toca la carcasa del transformador, esta tierra drena esa energía al suelo para que las protecciones actúen y la tensión de paso o contacto no sea mortal.

● Tierra de servicio (neutro de la Baja Tensión): es la necesaria para el funcionamiento del sistema eléctrico de los abonados.

  • ¿Qué conecta? El punto neutro del devanado de baja tensión del transformador.
  • Su función: fija el potencial de cero voltios para el neutro. Esto permite que en las viviendas tengamos una tensión estable de 230 V entre fase y neutro. Además, permite que los diferenciales de los usuarios puedan detectar fugas de corriente.

La separación de ambas tierras es una medida de seguridad obligatoria. Si estuvieran unidas, un fallo en la Alta Tensión provocaría que esa tensión peligrosa viajara por el cable neutro directo a los enchufes de las casas, provocando riesgos de electrocución.

En la mayoría de normativas, estas tierras deben estar separadas por una distancia mínima (generalmente 15 a 20 metros) para que sus "conos de influencia" no se solapen.

Sin embargo, cuando hablamos de separación de las tomas de tierra de la instalación y tierra del Centro de Transformación, nos estamos refiriendo a la separación de las tomas de tierra de la instalación receptora (usuarios) de la tierra de protección o de herrajes del CT.

Tierras Separadas: La Regla General

Si no se hace la medición anterior de 50 V, se considerará que las tomas de tierra son eléctricamente independientes cuando se cumplan todas y cada una de las condiciones siguientes:

a) No exista canalización metálica conductora (cubierta metálica de cable no aislada especialmente, canalización de agua, gas, etc.) que una la zona de tierras del CT con la zona en donde se encuentran los aparatos de utilización del edificio.

b) La distancia d entre las tomas de tierra del CT y las tomas de tierra u otros elementos conductores enterrados en los locales de utilización del edificio es al menos igual a 15 metros para terrenos cuya resistividad no sea elevada (<100 Ω∙m). Cuando el terreno sea muy mal conductor, la distancia d, en metros, se calculará aplicando la fórmula:

Fórmula de la distancia mínima de separación de las tomas de tierra de la instalación respecto del CT

donde:

ρ = resistividad media del terreno, en Ω∙m.

Id = intensidad de defecto a tierra, en A, para el lado de AT (lo facilita la empresa eléctrica).

U = 1.200 V para sistemas de distribución TT, siempre que el tiempo de eliminación del defecto en la instalación de AT sea menor o igual a 5 segundos y 250 V, en caso contrario.

c) El CT está situado en un recinto aislado de los locales de utilización (edificio). Si está contiguo a los locales de utilización o en el interior de los mismos, estará establecido de tal manera que sus elementos metálicos no estarán unidos eléctricamente a los elementos metálicos constructivos de los locales de utilización (edificio).

Para lograr el aislamiento del CT se utilizan materiales no conductores en puertas, ventanas y cerramientos que separan el CT del resto del edificio. Además, la base o suelo del CT suele incluir un pavimento aislante o un zócalo de material dieléctrico (como un mortero con propiedades aislantes).

Ejercicio Resuelto de Instalaciones de Puesta a Tierra: Tomas de Tierra Separadas

A continuación, se presenta 1 ejercicio resuelto de instalaciones de puesta tierra sobre tomas de tierra de la instalación separadas o independientes de las tomas de tierra del Centro de Transformación:

Condiciones para Unir Tierras (Baja Resistencia)

Ahora bien, se podrán unir la puesta a tierra de la instalación de utilización (edificio) y la puesta a tierra de protección del CT.

Para ello, el valor de la resistencia de puesta a tierra única debe ser lo suficientemente baja para que se cumpla que, en el caso de producirse la máxima corriente de defecto a tierra Id en el CT, el valor de la tensión de defecto Vd en las masas sea menor que la tensión de contacto máximo aplicada Uca.

Es decir, se ha de cumplir que:

Separación de las tomas de tierra del CT: Fórmula de la condición que se debe cumplir para unir las tierras de la instalación con las del centro de transformación

Los valores de la fórmula anterior son los siguientes:

● Tensión de defecto Vd: es la tensión que aparece en las masas cuando se produce la máxima corriente de defecto a tierra Id en el CT. Su valor es:

● Tensión de contacto máxima aplicada Uca: es la tensión que teóricamente podría soportar una persona, cuyo valor dependerá de la duración del defecto t:

– Duración inferior a 3 segundos: son la mayoría y la Uca se puede calcular aproximadamente como:

donde:

t = duración del defecto, en segundos

K y n = constantes que dependerán del tiempo, cuyos valores son:

* Si t < 0,9 s ⇒ K = 72 y n = 1

* Si 0,9 ≤ t < 3 s ⇒ K = 78,5 y n = 0,18

– Duración del defecto 3 ≤ t ≤ 5 s: si la duración del defecto es entre 3 y 5 s, la tensión de contacto máxima aplicada Uca, no sobrepasará los 64 V.

– Duración del defecto t > 5 s: para tiempos superiores a 5 s, la tensión Uca no será superior a 50 V (lo que llamamos tensión límite de seguridad VL).

Ejercicios Resueltos de Instalaciones de Puesta a Tierra: Tomas de Tierra Unidas

A continuación, se presentan 3 ejercicios resueltos de instalaciones de puesta tierra sobre tomas de tierra de la instalación unidas a las tomas de tierra del Centro de Transformación:

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