La siguiente presentación es un breve resumen sobre los diferentes esquemas de conexión de sistemas de puesta a tierra.

1. República Bolivariana de Venezuela
Universidad “Fermín Toro”
Escuela de Ingeniería Eléctrica
Sistemas de Puesta a Tierra
Cabudare 25/07/2012

2. DEFINICIONES

3. ESQUEMAS DE CONEXIÓN A TIERRA

4. TIPOS DE ESQUEMAS DE CONEXIÓN
Esquema de conexión a tierra IT
Esquema de conexión a tierra TT
Esquema de conexión a tierra TN, el cual presenta las
siguientes variantes:
TN-S,
TN-C
TN-C-S.

5. SIGNIFICADO DE CADA LETRA
Primera letra: indica la situación del neutro de la alimentación,
respecto a la puesta a tierra, pudiendo ser las
letras T e I (esquemas IT,TT;TN)
T: conexión directa del neutro con la puesta a tierra
I: aislamiento de todas las partes activas por conexión a tierra o
por conexión a través de una impedancia

6. SIGNIFICADO DE CADA LETRA
Segunda letra: indica la situación de las masas de la instalación
respecto de a la puesta a tierra (esquemas
IT,TT;TN). Pudiendo ser:
T: masas conectadas directamente a tierra
N: masas conectadas al neutro de la instalación y estas a tierra

7. SIGNIFICADO DE CADA LETRA
Tercera letra: indica la situación de las masas de la instalación
respecto de a la puesta a tierra (esquemas TN-S, TN-C, TN-C-S).
Pudiendo ser:
S: el cable neutro (N) está separado del cable de protección
eléctrica (PE) y ambos separados.
C: las funciones de neutro y de protección están combinadas por
un solo cable (PEN), situación combinada.

8. Fig. 3.1.- Ejemplo de coexistencia de todos los esquemas de conexión a
tierra

9. Zonas tiempo/corriente para corriente alterna (de 15 a 100Hz)
sobre las personas según la CEI60479-1

10. Valores de duración máxima de la tensión de contacto según la norma CIE 60 364

11. Esquema de conexión TT

12. Esquema general de conexión de un circuito TT

13. Como se vio anteriormente:
Si Ra = Rb se tiene que:
U0
Ud
2
Siendo normalmente bajas las resistencias de tierra
y del mismo orden de magnitud, esta tensión, del
orden de Uo/2, es peligrosa; por tanto, es
obligatorio prever una desconexión automática de
la parte de la instalación afectada por el defecto.

14. Los sistema TT pueden pasar a sistemas TN-S
cuando la distancia entre las tomas de tierra de
protección y de servicio están muy cercas. Esto
ocurre cuando la distancia entre los elementos
dispersores más cercanos de los dos sistemas de
tierra independientes es inferior a diez radios
equivalentes.

15. El radio equivalente es una distancia que
indica la zona de influencia electromagnética
del electrodo de puesta a tierra (jabalina).
Depende de la forma y las dimensiones del
mismo. Durante las mediciones de la
resistencia de puesta a tierra se puede
detectar este efecto.
Normalmente esta condición se cumple
cuando la separación es superior a tres veces
la longitud de los electrodos verticales.

16. Solapamiento electromagnético entre los electrodos

17. Sin solapamiento electromagnético entre los electrodos

18. Ante la imposibilidad o incertidumbre en lograr un ECT TT y por ello la
resultante es que sea TN-S se deberá:
Garantizar que la tensión límite permanente de contacto indirecto no sea mayor
de 24 V, para cualquier tipo de local y para todas las unidades que
componen el inmueble.
Instalar una protección diferencial contra los contactos directos para todas las
líneas de circuito.
En el caso de inmuebles que comprendan grandes superficies, es obligatoria la
realización de las conexiones equipotenciales. Ello se debe hacer para evitar
la aparición de tensiones peligrosas entre las masas conectadas al cable de
protección (PE) y las masas extrañas (cañerías de agua, gas, estructuras
metálicas, etc.) y a su vez disminuir la impedancia del lazo de falla.

19. Esquema de conexión TN

20. En este esquema se tiene un punto del sistema de
alimentación (en general el centro de estrella del
transformador de distribución, "neutro" del
sistema) conectado directamente a tierra. Se
consideran dentro tres variantes de este sistema, de
acuerdo a la disposición del cable neutro y del cable
de protección: TN-S, TN-C y TN-C-S.

21. Esquema de conexión TN-C

22. Fig. 5.1.1- Esquema de conexión de puesta a tierra TN-C

23. La función del cable de neutro (N) y de protección
(PE) se combinan en uno solo (llamado PEN) en
toda la instalación y el mismo está puesto a tierra
en la alimentación

24. Requerimientos de los esquemas de
conexión TN-C
La sección del conductor neutro debe, en todo su
recorrido, ser como mínimo igual a la indicada en
la tabla que sigue, en función de la sección de los
conductores de fase. Esto se cumple sólo sí en la
instalación receptora no existe contaminación por
armónicos. De existir contaminación por
armónicos; la sección del conductor neutro debe
ser por lo menos igual a la sección de los
conductores de fase.

25. Sección del conductor neutro en función de la sección de los conductores
de fase
Sección nominal del conductor neutro
Sección de los
(mm2)
conductores de fase
(mm2) Redes aéreas Redes subterráneas
16 16 16
25 25 16
35 35 16
50 50 25
70 50 35
95 50 50
120 70 70
150 70 70
185 95 95
240 120 120
300 150 150
400 185 185

26. Requerimientos de los esquemas de
conexión TN-C (Cont.)
En las líneas aéreas, el conductor neutro se tenderá
con las mismas precauciones que los conductores
de fase.
Además de las puestas a tierra de los neutros las
líneas principales y derivaciones serán puestos a
tierra igualmente en los extremos de éstas cuando
la longitud de las mismas sea superior a 200
metros. .

27. Requerimientos de los esquemas de
conexión TN-C (Cont.)
La resistencia de tierra del neutro no será
superior a 5 Ω en las proximidades de la
central generadora o del centro de
transformación, así como en los 200 últimos
metros de cualquier derivación de la red.

28. Requerimientos de los esquemas de
conexión TN-C (Cont.)
La resistencia global de tierra, de todas las tomas de
tierra del neutro, no será superior a 2 Ω.
En el esquema TN-C, las masas de las instalaciones
receptoras deberán conectarse al conductor neutro
mediante conductores de protección

29. Esquema de conexión TN-S

30. La función del cable de neutro (N) y de
protección (PE) se combinan en uno solo
(llamado PEN) en toda la instalación y el mismo
está puesto a tierra en la alimentación. Existen
tres variantes de conexión a tierra:

31. L1 L1
L2 L2
L3 L3
N N
PEN PEN
PE N L1 PE N L2
PUESTA A TIERRA DE CARGA 2
CARGA 1
ALIMENTACIÓN DE
SERVICIO O
FUNCIONAL MASA MASA
Rb
Variante 1: Esquema TN-S en MT sin tierra adicional.

32. L1 L1
L2 L2
L3 L3
N N
PEN PEN
PE N L1 PE N L2
PUESTA A TIERRA DE PUESTA A CARGA 2
CARGA 1
ALIMENTACIÓN DE TIERRA
SERVICIO O ADICIONAL
FUNCIONAL MASA MASA
REALIZADA POR
EL USUARIO
Rb Ra
Variante 2:.- Esquema TN-S en MT con tierra adicional.

33. PUESTA A
TIERRA
ADICIONAL
REALIZADA POR
EL USUARIO
Variante 3: Esquema TN-S en BT con tierra adicional.
En este caso el cable se conecta al neutro debido a que la puesta a tierra
para servicio puede quedar lejos y se dificulta instalar un cable protector
(PE) hasta la misma, un caso típico es cuando se alimenta una instalación
desde un banco de transformadores situado fuera de la instalación.

34. Circulación de la corriente de falla en un circuito TN-S
En el caso de este tipo de conexión, ante un defecto de aislamiento, la
corriente de defecto Id no está limitada más que por la impedancia de los
cables del bucle del defecto.

35. Para redes de distribución secundaria esta tensión es del orden de Uo/2 (si
Rcp = Rfase) es peligrosa, porque por lo general es superior a la tensión
límite de seguridad, incluso en un lugar seco (UL = 50 V). Por tanto, es
necesario asegurar la desconexión automática e inmediata de la
instalación o de parte de la misma. Siendo el defecto de aislamiento similar
a un cortocircuito fase-neutro, el corte debe de realizarse con un
dispositivo de protección contra cortocircuitos -DPCC- con un tiempo
máximo de corte especificado en función de UL.

36. Tiempos de corte en el ECT TN-S (CEI 60 364)

37. Cálculo de la longitud máxima de un circuito
con un ECT TN-S protegido con un dispositivo de
protección contra cortocircuitos -DPCC-
Donde
Por tanto
Ia: corriente de disparo instantaneo

38. Valores de la corriente de disparo instantáneo
Ia :
a.- Para un interruptor automático Ia = Im
(siendo Im la corriente de funcionamiento
del relé magnético o de corto-retardo),
b.- Para un fusible, Ia es una corriente tal que el
tiempo total de corte del fusible (tiempo de
prearco + tiempo de arco) sea conforme a la
norma CEI 60 364

39. Nota:
Si la línea tiene una longitud mayor que
Lmáx, hay que: o disminuir Ia, o bien
aumentar SCP, o instalar un Dispositivo
Diferencial Residual (DDR).

40. Esquema de conexión TN-S-C

41. Esta conexión esta caracterizada por que en una
parte de la instalación, las funciones de neutro y
protección se combinan en un solo cable
(PEN), puesto a tierra en la alimentación y en el
que, a partir de un determinado punto, dicho
cable (PEN) se desdobla en un cable neutro (N) y
en uno de protección (PE). Es una combinación
de los dos esquemas anteriores. Este esquema no
es aconsejable emplearlo.

42. Esquema de conexión TN-C-S.

43. Esquema de conexión IT

44. El esquema IT o de neutro aislado, como su
nombre lo indica, presenta la particularidad de
que el neutro del transformador está aislado de
tierra o a través de una impedancia (Zn (Zn  1 500 ) ).
Las masas de la instalación consumidora están
puestas a tierra mediante el cable de protección
(PE) que es distinto al del neutro (N). O sea que
hay un aislamiento permanente entre el cable del
neutro y tierra. Las tomas de tierra de las masas
normalmente están interconectadas.

45. Esquema de conexión IT.

46. Comportamiento ante el
primer defecto

47. Corrientes del primer defecto en un
esquema de conexión IT aislado de

48. If = Ic1 + Ic2,
Donde:
Ic1 = j . Cf . . V1 3
Ic2 = j . Cf . . V2 3
Según el diagrama fasorial:
3
Ic 2 cos 30 Ic 2
2
3
Ic1 cos 30 Ic1
2

49. Como Ic1= Ic2 su suma será:
If 3 Ic1
Como:
U0
Ic1 3 3 Cf U0
Xc
Sustituyendo Ic1 por su valor la corriente If queda como:
If 3 3 Cf U0 3 Cf U0

50. Si el neutro está distribuido, la diferencia de
potencial del neutro respecto a tierra se debe
añadir una corriente Icn = Uo Cf ,
Por tanto en este caso:
If = 4Uo Cf 

51. Para un cable trifásico, de 1 km de
longitud, la impedancia natural de fuga a
tierra de se caracteriza por los valores
típicos:
C = 1 F / km,
R = 1 M / km,
Para un cable trifásico de 1 km en una de
red a 230/400 V, si Rb = 10 , la tensión de
defecto será:
Uc = Rb . If,= 0,7 V

52. Continuar la explotación, sin peligro, es muy
importante, pero hace falta:
• Estar advertido de que hay un defecto,
• Buscarlo rápidamente y eliminarlo, antes de que se
produzca un segundo defecto.
Para responder a esta demanda:
• La información «existe un defecto» la da el
Controlador Permanente de Aislamiento (CPA)
que
supervisa todos los conductores activos, incluido
el
neutro
• La búsqueda se realiza con la ayuda de un

53. Comportamiento ante el
segundo defecto

54. Corrientes del segundo defecto en un
esquema de conexión IT.

55. Pueden darse tres situaciones diferentes:
1.- El defecto afecta al mismo conductor activo
2.- El defecto afecta a dos conductores activos
diferentes: si todas las masas están
interconectadas, el defecto doble es un
cortocircuito (a través del CP).
3.- El defecto afecta a dos conductores activos
diferentes pero no todas las masas están
interconectadas.

56. 1.- El defecto afecta al mismo conductor activo
No pasa nada y la explotación puede
continuar.

57. 2.- El defecto afecta a dos conductores activos
diferentes: si todas las masas están
interconectadas, el defecto doble es un
cortocircuito (a través del CP).
El riesgo es similar al encontrado con el ECT TN.
Las condiciones más desfavorables para los
DPCC (Id es la menor posible) se tienen en el
caso de que los dos defectos se produzcan en
salidas que tengan las mismas características
(sección longitud)

58. En este caso los DPCC deben de respetar las siguientes relaciones:
- Si el neutro está distribuido y uno de los dos conductores con
defecto es el neutro:
- O, si el neutro no está distribuido:
Obsérvese que en el caso de que uno de los dos defectos esté sobre el neutro, la
corriente de defecto y la tensión de defecto son la mitad que en el esquema TN.
Esto ha llevado a que, en este caso, las normas autoricen un tiempo de
funcionamiento de los DPCC más largo.

59. Corte de tiempos máximos especificados en
esquema IT

60. 3.- El defecto afecta a dos conductores activos
diferentes pero no todas las masas están
interconectadas.
Para las masas puestas a
tierra, individualmente o por grupos, cada
circuito o cada grupo de circuitos debe de estar
protegido por un DDR. En efecto, en caso de
un defecto de aislamiento a nivel de grupos
conectados a dos tomas de tierra diferentes, el
comportamiento del ECT, respecto al fallo de
aislamiento (Id, Ud), es similar al de un
esquema en TT (la corriente de defecto pasa

61. Límite superior de la resistencia de la toma de
tierra de las masas que no hay que
sobrepasar, en función de la sensibilidad de los
DDR y de la tensión límite UL.

62. ESQUEMAS DE INTERRUPCIÓN POSIBLES A USAR EN DEPENDENCIA DEL
ESQUEMA DE PUESTA A TIERRA QUE SE UTILICE.

63. - Esquemas de interrupción para los circuitos monofásicos

64. . - Esquemas de interrupción para los circuitos trifásicos sin neutro

65. . - Esquemas de interrupción para los circuitos trifásicos con neutro

66. Sobretensiones en los
sistemas aislados

67. c
b
a Icab Icac
If
vc
-vb
vab Icac
va Icab I vb
f
-vc
vac
Falla a tierra n un sistema aislado

68. Oscilograma de las corriente para una falla a tierra permanente
en un sistema trifásico.

69. (a) (b) (c) (d)
Va
vb vc
N
vb vc
va Vc Vb
N Potencial de tierra
Pulsos de corriente
va debido a la Va
reiniciación del arco Vb Vc
Vc Vb
Va
Falla intermitente a tierra en un sistema aislado.

70. Oscilogramade las corriente para una falla a tierra
intermanente en un sistema trifásico.

71. Fin