Trabajo de Fin de Grado: Puesta a Tierra en BT

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TRABAJO DE FIN DE GRADO
ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA EN LA EFICIENCIA DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE
BAJA TENSIÓN RESIDENCIALES E INDUSTRIALES 
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ALUMNO: JON MIKEL LIZARRALDE BILBAO
CURSO ACADÉMICO 2014/15 DIRECTOR: GARIKOITZ BUIGUES BERAZA

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ÍNDICE DE CONTENIDOS
RESUMEN TRILINGÜE 5...................................................................................................
LISTA DE TABLAS 6..........................................................................................................
LISTA DE ILUSTRACIONES 8...........................................................................................
TERMINOLOGÍA 10............................................................................................................
1. INTRODUCCIÓN 11......................................................................................................
2. CONTEXTO 12..............................................................................................................
2.1. INTRODUCCIÓN A LOS REGÍMENES DE NEUTRO Y SU EVOLUCIÓN 12.......
2.1.1. Histórico 12..................................................................................................
2.1.2. Aparición y evolución de los ECT 12...........................................................
2.1.3. Causas y riesgos de los defectos de aislamiento 13...................................
3. ALCANCE 15................................................................................................................
4. BENEFICIOS DEL PROYECTO 16...............................................................................
4.1. BENEFICIOS TÉCNICOS 16.................................................................................
4.2. BENEFICIOS ECONÓMICOS 17..........................................................................
4.3. BENEFICIOS MEDIOAMBIENTALES 17...............................................................
5. ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS 18...............................................................................
5.1. DISTRIBUCIÓN EN BT. INTRODUCCIÓN A LOS ECT NORMALIZADOS 18......
5.1.1. Conexiones a tierra. Deﬁniciones 18...........................................................
5.1.2. Los ECT de la CEI 60 364 20......................................................................
5.1.2.1. El esquema TT (Neutro a tierra) 21.................................................
5.1.2.2. El esquema TN (Puesta a neutro) 22...............................................
5.1.2.3. El esquema IT (Neutro aislado o impedante) 23..............................
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5.2. EL ESQUEMA TT 25..............................................................................................
5.2.1. Introducción 25............................................................................................
5.2.2. Principales características del esquema TT 25...........................................
5.2.2.1. El esquema TT y la protección de las personas 25.........................
5.2.2.2. Desconexión automática de la alimentación en el ECT TT 27........
5.2.3. Elección de la sensibilidad de un DDR 29....................................................
5.2.4. Recomendaciones para mejorar la protección c. contactos indirectos 30....
5.2.5. Implementación del esquema TT 30............................................................
5.3. EL ESQUEMA TN 35.............................................................................................
5.3.1. Introducción 35............................................................................................
5.3.2. Principales características del esquema TN 35...........................................
5.3.2.1. El esquema TN y la protección de las personas 35.........................
5.3.2.2. Desconexión automática de la alimentación en el ECT TN 38........
5.3.3. Implementación del esquema TN 41...........................................................
5.4. EL ESQUEMA IT 44...............................................................................................
5.4.1. Introducción 44............................................................................................
5.4.2. Principales características del esquema IT 45............................................
5.4.2.1. El primer defecto de aislamiento en el esquema IT 45....................
5.4.2.2. El segundo defecto de aislamiento en el esquema IT 47................
5.4.3. Implementación y ventajas del esquema IT 50...........................................
6. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN 52.........................................................................
6.1. ELECCIÓN DEL ECT 52........................................................................................
6.1.1. Normativa 52...............................................................................................
6.1.2. Protección de las personas 52....................................................................
6.1.3. Riesgo de incendio 52.................................................................................
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6.1.4. Continuidad de servicio necesaria 53..........................................................
6.1.5. Instalación 54...............................................................................................
6.1.6. Compatibilidad electromagnética 55............................................................
6.1.7. Mantenimiento 55........................................................................................
6.1.8. Fiabilidad 56................................................................................................
6.1.9. Costes 56...................................................................................................
6.1.10. Elección del ECT. Conclusiones 56...........................................................
7. METODOLOGÍA (SIMULACIÓN MEDIANTE MATLAB/SIMULINK) 59.......................
7.1. SIMULACIÓN DEL ECT TT 60..............................................................................
7.2. SIMULACIÓN DEL ECT TN-S 61..........................................................................
7.3. RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES 62........................................................
8. DESCRIPCIÓN DE TAREAS. GANTT 64.....................................................................
9. PRESUPUESTO (DESCARGO DE GASTOS) 65........................................................
10. CONCLUSIONES 67.....................................................................................................
11. FUENTES DE INFORMACIÓN 68................................................................................
A. ANEXO I: FIGURAS Y TABLAS 70..............................................................................
B. ANEXO II: NORMATIVA APLICABLE 75.....................................................................
C. ANEXO III: RESULTADOS 76 .......................................................................................
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RESUMEN TRILINGÜE
Nowadays, global society is more aware of electrical energy’s risks than never before, and
electrical safety has turned a priority when a new installation is designed. So, a great protection to
an unwanted electric hazard is required, being specially careful with indirect contacts. If a circuit
has an insulation failure and an indirect contact is produced, there is risk of an accidental
electrocution, risk that must be avoided by making a good choice of the grounding methodology
and properly coordinating the electrical protections in the installation. In order to minimize that risk,
a study of low voltage industrial and residential installation’s grounding methodologies is
introduced, analyzing the tree grounding methodologies internationally accepted (TT, TN, IT). In
addition, two real examples are solved (using a computer-aided engineering software), conﬁrming
the results of the theoretical study.
Bizi garen mundu honetan, gizarteak gero eta segurtasun maila handiagoa eskatzen du
bizitzako arlo guztietan, segurtasun elektrikoan gero eta arreta gehiago ezarriz. Hori dela eta,
elektrizazio arriskuak gutxitzea funtsezko lehentasuna da gaur egun, batez ere zeharkako
kontaktuei dagokienez. Izan ere, isolatze falta bat izan duen zirkuitu baten zeharkako kontaktu bat
gertatu ezkero, elektrokuzio arriskua suertatu daiteke. Arrisku hori zirkuituaren babesak ondo
koordinatzearekin eta zirkuituaren lurrera jartze on batekin ekidin daiteke. Horretarako, dokumentu
honetan behe tentsioko egoitza eta industria instalazioen lurrera jartze metodologien analisi bat
aurkezten da, internazionalki onartutako hiru eskemak (TT, TN eta IT) sakontasunean ikertuz.
Analisi teorikoaren ostean, bi kasu praktiko ebazten dira (ordenagailuaren laguntzaz), aurretik
ikusitako baieztapenak osatzeko eta bermatzeko asmoarekin.
La sociedad actual cada vez es más exigente en materia de seguridad en todos los aspectos, y
la seguridad en las instalaciones eléctricas no es una excepción. Por ello, se trata de conseguir
una adecuada protección contra choques eléctricos, prestando especial atención a los contactos
indirectos. Un contacto indirecto en un circuito que ha sufrido un defecto de aislamiento origina
una electrización del cuerpo humano, que debe evitarse a toda costa mediante la elección de una
adecuada metodología de puesta a tierra y una correcta coordinación de las protecciones
eléctricas. Para ello, en el presente documento se realiza un estudio de la inﬂuencia de la
metodología de puesta a tierra en instalaciones residenciales e industriales de baja tensión,
analizando en profundidad los tres esquemas de conexión a tierra recogidos numerosas normas
internacionales (TT, TN e IT). Ademas, dicho estudio teórico se contrasta y completa con la
resolución de dos ejemplos prácticos mediante simulaciones asistidas por ordenador. 
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LISTA DE TABLAS
Tabla 5.1: Secciones mínimas de los conductores de tierra 19...............................................
Tabla 5.2: Relación entre las secciones de los CP y los de fase 19........................................
Tabla 5.3: Valores límite de la resistencia de la toma de tierra (RA), en ohmios 26.................
Tabla 5.4: Tiempo de corte máximo para DRR en circuitos finales con IN < 32A 28................
Tabla 5.5: Tiempo de funcionamiento máximo de los DDR 28................................................
Tabla 5.6: Tiempos de corte en el ECT TN 37.........................................................................
Tabla 5.7: Tiempo de corte máximo en circuitos finales con IN < 32A 39.................................
Tabla 5.8: Factor de corrección a aplicar a las tablas A3-A6 50..............................................
Tabla 6.1: Influencia de las redes y de las cargas en la selección de los ECT 54...................
Tabla 6.2: Comparación de los ECT [1] 57..............................................................................
Tabla 7.1: Id para los ambos esquemas con 10Ω de resistencia a tierra 62............................
Tabla 7.2: Influencia del terreno. Id para redes TT con diferentes valores de resistencia de
PAT 62.................................................................................................................................
Tabla 7.3: Valores de Uc para los dos ECT analizados 62.......................................................
Tabla 8.1: Descripción de las tareas del proyecto 64..............................................................
Tabla 9.1: Descargo de gastos del TFG 65............................................................................
Tabla A1: Sección del conductor neutro en función de la sección de los conductores de
fase 70.................................................................................................................................
Tabla A2: Factor de corrección que debe aplicarse a las longitudes indicadas en las tablas
A3-A6 70..............................................................................................................................
Tabla A3: Longitudes de circuito máximas (en metros) para tamaños diferentes de
conductores de cobre y ajustes de corriente de disparo instantáneo para interruptores
automáticos de uso general en esquemas TN de 230/240V con m = 1 70.........................
Tabla A4: Longitudes de circuito máximas (en metros) para diferentes tamaños de
conductores de cobre y corrientes nominales para interruptores automáticos de tipo B
en un esquema de 230/240V monofásico o trifásico TN con m = 1 71...............................
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conductores de cobre y corrientes nominales para interruptores automáticos de tipo C
conductores de cobre y corrientes nominales para interruptores automáticos de tipo D
Tabla A7: Comparación de los diferentes ECT 72...................................................................
Tabla A8: Fórmulas para estimar la resistencia de tierra en función de la resistividad del
terreno y las características del electrodo 73......................................................................
Tabla A9: Valores orientativos de la resistividad en función del terreno 73.............................
Tabla A10: Valores medios aproximados de la resistividad en función del terreno 74............
Tabla A11: Magnitudes características de los ECT 74.............................................................
Tabla A12: Tiempos de corte máximos especiﬁcados en esquema IT (según CEI 60364 y
NF C 15-100, tablas 41B y 48A) 74.....................................................................................
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LISTA DE ILUSTRACIONES
Fig. 2.1: Controlador de aislamiento 13...............................................................................
Fig. 2.2: Contacto indirecto 14.............................................................................................
Fig. 5.1: Ejemplo de una vivienda 18...................................................................................
Fig. 5.2: Conexión del neutro del transformador MT/BT 20.................................................
Fig. 5.3: Conexión de las masas de los receptores 20........................................................
Fig. 5.4: ECT TT 21.............................................................................................................
Fig. 5.5: ECT TN-S 22.........................................................................................................
Fig. 5.6: ECT TN-C 22.........................................................................................................
Fig. 5.7: ECT TN-C-S 23......................................................................................................
Fig. 5.8: ECT IT con neutro aislado 23................................................................................
Fig. 5.9: ECT IT con neutro impedante 23...........................................................................
Fig. 5.10: Ejemplo de coexistencia entre los diversos ECT 24............................................
Fig. 5.11: Corriente y tensión de defecto en ECT TT 26......................................................
Fig. 5.12: Ejemplo de selectividad horizontal 31.................................................................
Fig. 5.13: Ejemplo de selectividad vertical 32......................................................................
Fig. 5.14: Selectividad a) total y b) parcial 32......................................................................
Fig. 5.15: Selectividad total a) en dos niveles y b) en cuatro niveles 33.............................
Fig. 5.16: Selectividad total en dos niveles 33.....................................................................
Fig. 5.17: Interruptor Diferencial RCCB 2P 25A 30mA Tipo A de GE 34.............................
Fig. 5.18: Corriente y tensión de defecto en ECT TN 36.....................................................
Fig. 5.19: Defecto de aislamiento en una red a) TN-C y b) TN-S 39...................................
Fig. 5.20: Defecto de aislamiento en una red TN-C-S 39....................................................
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Fig. 5.21: Curva de disparo C según EN 60898 40.............................................................
Fig. 5.22: Curva de actuación de un fusible bajo el esquema TN 41..................................
Fig. 5.23: Esquema equivalente de una red con neutro aislado o impedante 44................
Fig. 5.24: Primer defecto de aislamiento en una red IT aislada 45.....................................
Fig. 5.25: Primer defecto de aislamiento en una red IT impedante 45................................
Fig. 5.26: CPA y accesorios digitales para monitorizar el aislamiento de la red 46.............
Fig. 5.27: Esquema en el que se está realizando la localización del primer defecto con
dispositivos ﬁjos y portátiles 47................................................................................................
Fig. 5.28: Segundo defecto de aislamiento en una red IT con las masas conectadas a la
misma toma de tierra y el neutro a) distribuido y b) no distribuido 48.....................................
Fig. 5.29: Aplicación de DDR cuando las partes conductoras activas están conectadas
a tierra individualmente o por grupos en un esquema IT 49....................................................
Fig. 5.30: Disparo del interruptor automático por doble defecto cuando las partes
conductoras activas están conectadas a un CP común 49.....................................................
Fig. 6.1: Ejemplo de coexistencia de diferentes ECT en una instalación BT 58.................
Fig. 7.1: Creación de los modelos con Simulink 60.............................................................
Fig. 7.2: Modelo del ECT TT en Simulink 60.......................................................................
Fig. 7.3: Modelo del ECT TN-S en Simulink 61...................................................................
Fig. 8.1: Diagrama de Gantt 64...........................................................................................
Fig. 9.1: Partidas del descargo de gastos del presente proyecto 66...................................
Fig. 9.2: Costes del TFG para el alumno 66........................................................................
Fig. A1: Variación de la resistividad del terreno 73..............................................................
Resultados de las simulaciones: C1-C7 76-79 ....................................................................
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TERMINOLOGÍA
BT: Baja Tensión.
CA: Corriente Alterna.
CEM: Compatibilidad Electromagnética.
CP o PE: Conductor de Protección (Protective Earth).
CPA o CPI: Controlador Permanente de Aislamiento.
CPN o PEN: Conductor de Protección Neutro (Protective Earth, Neutral).
CT: Centro de Transformación.
DDR: Dispositivo de corriente Diferencial Residual (Interruptores diferenciales…).
DPCC: Dispositivo de Protección Contra Cortocircuitos (Interruptores automáticos,
fusibles…).
ECT: Esquema de Conexión a Tierra (o régimen de neutro).
Ia: Corriente equivalente al valor necesario para utilizar el dispositivo de protección en
el tiempo especiﬁcado (Corriente de disparo instantáneo (para DPCC) o corriente
asignada (para DDR)).
Id: Intensidad de Defecto.
: Sensibilidad de un DDR.
MT: Media Tensión.
PAT: Puesta a Tierra.
RA: Resistencia de la toma de tierra y de los conductores de protección.
REBT: Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.
RMS: Root Mean Square (valor eﬁcaz).
SEC: Sistemas Electrónicos Comunicantes.
Ud: Tensión de Defecto.
UL: Tensión de contacto Límite.
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1. INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de fin de grado trata sobre la influencia de los sistemas de puesta a
tierra en instalaciones eléctricas residenciales e industriales de baja tensión (BT).
Siendo el objetivo del trabajo analizar el comportamiento ante faltas de los diferentes
sistemas de puesta a tierra (PAT) empleados en la actualidad, cabe esperar que en las
siguientes páginas nos encontremos con un exhaustivo estudio de los diferentes
esquemas de conexión a tierra (ECT de ahora en adelante), antiguamente también
denominados regímenes de neutro.
A continuación y para corroborar lo expuesto en el estudio teórico, se resuelven dos
casos prácticos propuestos mediante simulaciones asistidas por ordenador, utilizando una
de las herramientas más empleadas en el campo de la ingeniería eléctrica (MATLAB/
Simulink).
Por tanto, siendo lo comentado en los dos párrafos anteriores el núcleo del trabajo, la
estructuración de los contenidos es la siguiente:
En primer lugar, se introduce el contexto del trabajo, comenzando por los hitos
históricos que más influyeron en la aparición de los regímenes de neutro y haciendo
especial hincapié en la necesidad de los mismos.
Tras remarcar el objetivo del escrito, se describen el alcance y los beneficios de realizar
dicho trabajo, seguido de un profundo análisis de alternativas (en el que se realiza el
estudio teórico de las diferentes metodologías de puesta a tierra comentado
anteriormente).
En las siguientes líneas y como aplicación de dicho estudio teórico, se resuelven dos
ejemplos prácticos concretos, describiendo la metodología aplicada y analizando los
resultados obtenidos.
Para finalizar el trabajo, se adjunta una descripción de las tareas realizadas (diagrama
de Gantt), junto con el descargo de gastos del proyecto y las conclusiones del estudio.
Por último, cabe destacar que las fuentes de información y anexos pueden consultarse
en las últimas páginas del documento. 
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2. CONTEXTO
2.1. INTRODUCCIÓN A LOS ECT (REGÍMENES DE NEUTRO) Y SU EVOLUCIÓN
2.1.1. Histórico
Los primeros pasos en la utilización de la energía eléctrica en España y países vecinos
se remontan a los últimos años del siglo XIX. De hecho, en el año 1875 se construyó la
primera central eléctrica del país, ubicada en Barcelona. En unos pocos años, el aumento
de la demanda eléctrica (inicialmente para iluminación y alumbrado, y posteriormente para
muchos más fines) fue significativo, lo que impulsó la construcción de nuevas centrales e
infraestructuras de transporte de energía eléctrica.
Mientras tanto, en 1886 se terminó la primera instalación de distribución de corriente
alterna de EEUU, pudiendo así suministrar 100V CA a los primeros abonados. Tres años
más tarde, se produjo la “batalla de las corrientes”, en la que partidarios de la corriente
continua y alterna se enfrentarían para tratar de imponer su sistema frente al otro [1].
Para entonces, la comunidad científica ya se había percatado de los peligros del uso de
la energía eléctrica, concluyendo que la corriente alterna era más peligrosa que la
continua (en 1890 se realizaría la primera ejecución mediante la silla eléctrica con CA). El
conocimiento de la existencia de estos peligros motivó la búsqueda de una mayor
seguridad para las personas, produciéndose así la aparición de los esquemas de
conexión a tierra (ECT de ahora en adelante) -antiguamente también denominados
regímenes de neutro- que veremos a continuación [1].
2.1.2. Aparición y evolución de los ECT
A principios del siglo XX, concretamente en el año 1923, se impone en Francia la
puesta a tierra de las masas mediante una nueva norma, con el fin de evitar1
electrocuciones por contactos indirectos . Así, nace el primer esquema de conexión a2
tierra, el neutro aislado. Además, para supervisar si hay algún defecto de aislamiento, se
instalan controladores de aislamiento de seguridad, que consisten en la colocación de
lámparas entre las diferentes fases y tierra, de modo que puede comprobarse la presencia
Masa: Conjunto de las partes metálicas de un aparato que, en condiciones normales, están1
aisladas de las partes activas [2].
Contacto indirecto: Contacto de personas o animales domésticos con partes que se han puesto2
bajo tensión como resultado de un fallo de aislamiento [2].
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de un defecto de aislamiento al advertir el apagado de alguna de ellas (ver Fig. 2.1) [1],
[2]:
Fig. 2.1: Controlador de aislamiento [1].
Junto a ello, en 1927 en Francia se obliga a poner a tierra el neutro del transformador
por decreto, para una tensión igual o superior a 150V CA. Este hecho, combinado con la
aparición de los primeros interruptores automáticos diferenciales, produjo el nacimiento
del esquema de conexión neutro a tierra, que será el esquema de conexión más utilizado
en España, tal y como veremos más adelante [1].
En cuanto a la aparición de los regímenes de neutro utilizados hoy día (que se
analizarán en detalle en las páginas que siguen), sólo queda por comentar la puesta a
neutro, que se oficializó en 1962 en Francia con la norma NFC 15 100, aunque no se
autorizó su utilización en el país hasta 1973. Según este esquema de conexión, las masas
de los equipos se unen al conductor neutro (puesto a tierra en el punto de alimentación ),3
en lugar de a una toma de tierra independiente [1].
2.1.3. Causas y riesgos de los defectos de aislamiento
Para terminar el contexto, se definirá el concepto de defecto o fallo de aislamiento,
enunciando las causas que habitualmente los producen, exponiendo los riesgos que
suponen y remarcando la necesidad de los ECT como herramienta para la minoración de
dichos riesgos.
En primer lugar, definiremos un defecto de aislamiento como el fallo dieléctrico de un
aislamiento por el efecto de un campo eléctrico elevado o por la degradación físico-
química del material aislante. Este hecho, en caso de producirse un contacto (directo o
Generalmente el punto neutro de la estrella del devanado secundario del transformador MT/BT.3
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indirecto), puede tener como consecuencia una electrización o un choque eléctrico,4
llegando incluso a producirse una electrocución , en el caso más desfavorable. Por5
añadidura, cabe destacar que los defectos de aislamiento pueden ser diferenciales (entre
conductores activos) o en modo común u homopolar (entre conductores activos y masa o6
tierra), y que sus causas pueden ser muy variadas, como por ejemplo: el deterioro
mecánico de los aislantes, polvo, envejecimiento térmico, esfuerzos electrodinámicos,
sobretensiones… [2], [3].
Antes de continuar con el trabajo, se aclarará la diferencia entre contactos directos e
indirectos, deﬁniendo estos como [2]:
• Contacto directo: Contacto de personas o animales con partes activas de los
materiales y equipos .7
• Contacto indirecto: Contacto de personas o animales domésticos con partes que se
han puesto bajo tensión como resultado de un fallo de aislamiento (ver Fig. 2.2).
Fig. 2.2: Contacto indirecto [3].
Con el propósito de evitar los riesgos de choque eléctrico descritos, existen numerosas
formas de protección frente a los contactos directos e indirectos.
En lo que al presente trabajo respecta, se hará especial hincapié en los contactos
indirectos, debido a que la mejor forma de minimizar los riesgos que suponen es una
adecuada coordinación de las protecciones eléctricas, junto con una buena elección de la
metodología de PAT; cuestión que resulta ser el principal objeto de estudio del documento. 
Electrización: Aplicación de una tensión entre dos partes del cuerpo humano [3].4
Electrocución: Electrización que provoca la muerte [3].5
No lo veremos, ya que las corrientes homopolares tienen lugar en MT y el alcance del presente6
TFG se reduce a fenómenos de BT.
La protección frente a contactos directos se realiza mediante el aislamiento y la separación [3].7
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3. ALCANCE
El alcance del presente trabajo exige la entrega de cuatro copias en formato digital
conteniendo este documento, donde se encuentra el análisis teórico de la influencia de la
metodología de PAT en la eficiencia de instalaciones residenciales e industriales (en BT).
Dicho estudio debe incluir un exhaustivo análisis de los tres esquemas de puesta a tierra
normalizados y profusamente utilizados en numerosos países (TT, TN e IT), destacando8
las virtudes y defectos de cada esquema.
A continuación, se adjunta una comparación de los tres ECT (apartado 6.1) que resulta
muy útil a la hora de determinar que metodología de PAT es más adecuada para un caso
concreto. En la siguientes líneas, se presentan dos ejemplos prácticos (resueltos
mediante simulaciones asistidas por ordenador) que corroboran lo visto en el estudio
teórico. Las últimas páginas del documento están dedicadas a la planificación del
proyecto (diagrama de Gantt), descargo de gastos, conclusiones, fuentes de información y
anexos.
Por tanto, tal y como se ha comentado en el primer párrafo, el alcance del proyecto
abarca la entrega del trabajo terminado (cumpliendo con los objetivos del mismo) para la9
fecha fijada en el calendario académico de la escuela, junto con la defensa del TFG ante
un tribunal compuesto por tres miembros pertenecientes al mismo centro, realizando una
presentación PowerPoint de 15 minutos de duración (preguntas incluidas).
Por último, cabe destacar que el alcance del trabajo no comprende el estudio en
profundidad de fenómenos relacionados con la compatibilidad electromagnética,
fenómenos de media tensión u otros aspectos especialmente particulares de la PAT,
debido a que el esfuerzo requerido para realizar el TFG debe ser equivalente al número
de horas necesarias para obtener 6 créditos ECTS.
Puede consultarse la norma CEI 60 364 [3].8
No debe olvidarse que el principal objetivo del trabajo es analizar el comportamiento ante faltas9
de los diferentes sistemas de PAT.
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4. BENEFICIOS DEL PROYECTO
4.1. BENEFICIOS TÉCNICOS
Los beneficios técnicos de realizar una buena PAT están compuestos por beneficios en
cuanto a la:
• Protección de las personas y mejora de la seguridad en general: una buena
elección de la metodología de PAT para el caso concreto que se haya estudiado y una
buena coordinación de las protecciones garantizan que las corrientes de defecto tengan
la mínima magnitud posible y que tensiones de contacto superiores a UL sean
despejadas por las protecciones eléctricas de la instalación en el menor tiempo posible,
cumpliendo siempre con los tiempos máximos fijados por la normativa vigente (ver
apartados 5.2.2.2 y 5.3.2.1). Estas buenas prácticas ayudan a minimizar riesgos de
electrocución, deterioro de bienes y riesgos de incendio y de explosión de instalaciones.
• Fiabilidad de las instalaciones: el hecho de que el dimensionamiento de los
conductores y el ajuste de las protecciones sea el correcto minimiza los daños sufridos
por la instalación (ante faltas eléctricas como defectos de aislamiento, sobretensiones
tipo rayo o maniobra en MT…), aumentando su durabilidad y mejorando su fiabilidad.
• Disponibilidad de energía: una buena PAT deja fuera únicamente los circuitos
afectados por un defecto de aislamiento, incluso permitiendo el funcionamiento sin corte
de suministro ni riesgo de electrocución en algunos casos (primer defecto en ECT IT).
Esto ayuda a reducir riesgos para las personas, animales y bienes, y pérdidas
económicas por la interrupción de la explotación por no tener una alta disponibilidad de
energía (ver apartado 6.1.4), y se consigue mediante una correcta elección del ECT (o
ECTs ), división de grandes circuitos en subcircuitos, y una buena selectividad (crono-10
métrica y amperimétrica) de disparo de las protecciones eléctricas.
• Funcionamiento de equipos electrónicos sensibles: realizar una instalación que
respete la normativa de CEM ayuda a mejorar el funcionamiento de las redes con alta
carga de equipos electrónicos y/o informáticos, reduciendo las perturbaciones en la red
y evitando disparos intempestivos de las protecciones de los circuitos.
Conviene separar los circuitos esenciales de los no esenciales. Tal y como se verá en las10
siguientes páginas, será posible la coexistencia de diferentes ECT en una misma instalación [3].
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4.1. BENEFICIOS ECONÓMICOS
Los beneficios técnicos expuestos en la página anterior traen consigo beneficios
económicos como los siguientes:
• Menores costes de instalación: Diseñar y dimensionar adecuadamente una
instalación eléctrica reduce los costes de instalación debido a la posible reducción de
las secciones de conductores (siempre respetando la normativa vigente), posibilidad de
reducción del número de conductores necesarios (por ejemplo, el ECT TN-C utiliza un
conductor menos que el TN-S), simplificación de las protecciones…
• Menores costos de mantenimiento: El aumento de la fiabilidad de la instalación
repercute en un menor costo de mantenimiento. Así mismo, en esquemas como el IT es
posible realizar un mantenimiento preventivo que evite una posterior avería, gracias al
controlador permanente de aislamiento instalado.
• Reducir pérdidas económicas inducidas por una baja disponibilidad de energía:
Tal y como se ha comentado anteriormente, si la PAT de una instalación no garantiza
una adecuada disponibilidad de energía, pueden producirse importantes pérdidas
económicas por la interrupción de la actividad industrial en fábricas, talleres, oficinas…
4.2. BENEFICIOS MEDIOAMBIENTALES
En lo que a los beneficios medioambientales se refiere, cabe destacar los siguientes:
• Mayor durabilidad de equipos y componentes: Debido al aumento de la fiabilidad
de las instalaciones, se reduce el número de fallos eléctricos y se consigue una mayor
vida útil de los equipos y componentes de la instalación, reduciendo la necesidad de
tener que ser reemplazados por unos nuevos en un relativamente breve periodo de
tiempo.
• Reducción de la huella de carbono: El hecho de disminuir las necesidades de
sustitución de componentes y mantenimiento se traduce en una menor emisión de
gases de efecto invernadero y, por consiguiente, en una reducción de la huella de
carbono.
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5. ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS
5.1. DISTRIBUCIÓN EN BT. INTRODUCCIÓN A LOS ECT NORMALIZADOS
5.1.1. Conexiones a tierra. Definiciones
Antes de profundizar en cada uno de los esquemas de conexión a tierra actualmente
utilizados a nivel internacional (recogidos en la norma CEI 60 364), es procedente definir
los elementos más importantes que conforman una puesta a tierra. Para realizar dicha
labor, nos apoyaremos en la siguiente figura, sobre la que definiremos los elementos
numerados [3] [4]:
1) Toma de tierra: Conductor o grupo de conductores
que se encuentran en estrecho contacto con tierra y
proporcionan una conexión a tierra [3].
Para la toma de tierra se pueden utilizar electrodos
formados por barras, tubos, conductores desnudos,
placas, anillos, mallas metálicas u otras estructuras
enterradas que se demuestre que son apropiadas [4].
La profundidad de enterramiento nunca será inferior a
0,5m, garantizando que los posibles efectos climáticos
no aumenten la resistencia de la toma y asegurándose
de que los materiales empleados sean resistentes a la
corrosión [4].
2) Conductor de tierra: Conductor de protección que conecta el terminal principal de
conexión a tierra (6) de una instalación a una toma de tierra (1) o a otro medio de
conexión a tierra (en esquemas TN) [3].
Su sección nunca será inferior a la mínima exigida para los conductores de protección
(3) y vendrá dada por la tabla 5.1 [4].
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Fig. 5.1: Ejemplo de vivienda [2].

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Tabla 5.1: Secciones mínimas de los conductores de tierra [4].
3) Conductores de protección: Unen las masas de una instalación a ciertos
elementos (en función del ECT empleado), con el ﬁn de asegurar la protección contra
contactos indirectos [4].
Su sección vendrá dada por la tabla 5.2, siempre que estos hayan sido fabricados del
mismo material que los conductores activos [4].
Tabla 5.2: Relación entre las secciones de los conductores de protección y los de fase [4].
En los casos que los conductores de protección no forman parte de la canalización de
alimentación, se utilizarán conductores de cobre de 2’5mm2 de sección (si estos disponen
de protección mecánica) y de 4mm2 si no disponen de dicha protección [4].
Tal y como veremos más adelante al estudiar los diferentes ECT, denominaremos PE
(Protective Earth) a los conductores de protección en todos los casos, salvo en el
esquema TN, cuando haya un conductor que cumpla conjuntamente las funciones de
conductor de protección y neutro. En tal caso denominaremos PEN a dicho conductor.
4) Partes conductoras extrañas: Son elementos que no forman parte de la instalación
eléctrica, pero que pueden introducir un potencial peligroso respecto de tierra bajo
condiciones de defecto. Son partes conductoras extrañas, por ejemplo, estructuras
metálicas de ediﬁcios, conductos y tuberías de metal… [3].
5) Conductores de conexión/equipotenciales: Son conductores de protección que
proporcionan una conexión equipotencial. Deben tener una sección no inferior a la mitad
TIPO Protegido mecánicamente No protegido mecánicamente
Protegido contra la corrosión
Misma que los conductores de
protección
16 mm2 Cobre
16 mm2 Acero Galvanizado
No protegido contra la
corrosión
25 mm2 Cobre
50 mm2 Hierro
S: Sección de los conductores de fase (mm2)
Sp: Sección mínima de los conductores de
protección (mm2)
S ≤16
16 < S ≤ 35
S > 35
Sp = S
Sp = 16
Sp = S / 2
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de la del conductor de protección de sección mayor de la instalación, con un mínimo de
6mm2 (2’5mm2 si es de cobre) [3] [4].
6) Terminal principal de conexión a tierra: terminal o barra que se utiliza para
conectar el medio de conexión a tierra la conexión de los conductores de protección,
incluidos los conectores de conexión equipotencial [3].
7) Conexión removible: permite comprobar la resistencia de la toma de tierra [3].
5.1.2. Los ECT de la CEI 60 364
La Comisión Electrotécnica Internacional recoge en la norma CEI 60 364 los tres ECT
que son profusamente utilizados en las instalaciones eléctricas de todo el mundo y que
analizaremos en detalle en las siguientes líneas [5].
La nomenclatura utilizada para designar el tipo de esquema consta de dos letras, que
indican el tipo de conexión a tierra de la red de distribución o de la alimentación, por un
lado, y de las masas de la instalación receptora, por otro [5] [6].
• 1ª letra: Conexión del neutro del trafo MT/BT (T: Tierra, I: aislado o impedante).
Fig. 5.2: Conexión del neutro del transformador MT/BT [5].
• 2ª letra: Conexión de las masas de los receptores (T: masa conectada directamente
a tierra, N: masa conectada al neutro).
Fig. 5.3: Conexión de las masas de los receptores [5].
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Siguiendo la nomenclatura anterior, los tres ECT normalizados internacionalmente son
los siguientes [5]:
• El esquema TT (Neutro a tierra)
• El esquema TN (Puesta a neutro)
• El esquema IT (Neutro aislado o impedante)
A continuación se realizará una breve introducción a cada ECT.
5.1.2.1. El esquema TT (Neutro a tierra)
En el ECT TT, el punto de alimentación (generalmente el neutro) se une directamente a
tierra, mientras que las masas de la instalación receptora se conectan a una toma de11
tierra separada de la de alimentación (ver Fig. 5.4) [6], [7].
Fig. 5.4: ECT TT [6].
En el presente esquema, de la simple inspección de la figura puede deducirse que, de
producirse una falta a tierra en la instalación receptora, la corriente de retorno circulará a
través de la tierra desde la toma de tierra de la instalación receptora hasta la toma de
tierra de la alimentación. Por tanto, la corriente de defecto de aislamiento está limitada,
sobre todo, por la impedancia tierra y de las tomas de tierra [6].
No obstante, pueden aparecer tensiones de contacto peligrosas y resulta
imprescindible reforzar la protección para asegurar la protección de las personas. En el
ECT TT, dicha protección queda asegurada por los DDR dispuestos en la instalación,12
Todas las masas de una misma instalación deben estar conectadas a la misma toma de tierra11
[7]
Los DDR son dispositivos amperométricos de protección que se desconectan cuando el sistema12
filtra una corriente significativa a la tierra. Para una mayor información, puede consultarse la
página web http://www.abb.es/product/es/9AAC100503.aspx
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desconectando éstos la zona afectada por el defecto aguas abajo de los mismos. En el
apartado 5.2.2.1 veremos que en algunos casos especiales es posible garantizar la
protección con DPCCs (interruptores automáticos, fusibles…) en lugar de DDRs, aunque
la instalación de DDRs es altamente recomendable, debido a que los DPCCs no son
capaces de detectar pequeñas intensidades de defecto como las que se dan en el
esquema TT [3], [8].
5.1.2.2. El esquema TN (Puesta a neutro)
En el caso del ECT TN, el neutro del transformador se conecta a tierra y las masas de
los receptores eléctricos se unen al neutro, tal y como puede apreciarse en las ﬁguras de
este apartado [8].
Además, para el esquema TN, se añade otra letra a la nomenclatura descrita en el
apartado 5.1.2, referida a la situación relativa del conductor neutro y del conductor de
protección. Así, se tienen tres variantes para el ECT TN [6]:
• S: funciones de neutro (N) y de protección (CP) aseguradas por conductores
separados ECT TN-S
Fig. 5.5: ECT TN-S [6].
• C: funciones de neutro y de protección conjuntas, es decir, combinadas en un solo
conductor (CPN) ECT TN-C
Fig. 5.6: ECT TN-C [6].
→
→
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• ECT TN-C-S: Es una combinación de los esquemas TN-C y TN-S. Como veremos
más adelante al analizar el ECT TN en profundidad, la utilización del ECT TN-C
aguas abajo del TN-S queda prohibida [3], [8].
Fig. 5.7: ECT TN-C-S [6].
A diferencia del esquema TT, cabe destacar que, en el ECT TN, cualquier intensidad de
defecto franco fase-masa es una intensidad de cortocircuito, ya que el bucle de defecto
está constituido exclusivamente por elementos conductores metálicos. Por ello, dicho
defecto podrá ser despejado mediante un DPCC [8], [9].13
5.1.2.3. El esquema IT (Neutro aislado o impedante)
En el ECT IT el neutro del transformador MT/BT puede estar aislado (ver Fig. 5.8) o
puesto a tierra a través de una resistencia de valor elevado (entre y , ver
Fig. 5.9). Las masas de la instalación receptora están puestas directamente a tierra, al
igual que en el ECT TT [1], [3], [6].
Fig. 5.8: ECT IT con neutro aislado [3]. Fig. 5.9: ECT IT con neutro impedante [6].
1000Ω 2000Ω
En algunos casos será necesario instalar protecciones DDR, tal y como se verá más adelante.13
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En el esquema IT, si se produce un primer defecto fase-masa o fase-tierra,
teóricamente el bucle de defecto no se cerraría al estar aislado el neutro de la
alimentación. En realidad, sí que se desarrolla una pequeña corriente debida a las
capacidades parásitas de la red (o debida a la conexión del neutro a tierra a través de una
impedancia), pero su reducido valor no produce tensiones de contacto peligrosas. Este
hecho hace que el ECT IT sea empleado en situaciones en los que la continuidad de
suministro sea un aspecto crítico [1], [8], [9].
No obstante, si se presenta un segundo defecto de aislamiento en otra fase, sin
haberse eliminado el primero, y todas las masas están interconectadas, se produce un
cortocircuito (a través del CP), que deberá ser despejado por el DPCC correspondiente.14
Esto hace que sea habitual instalar un CPA para advertir de la presencia de un primer
defecto y proceder a su subsanación en el menor tiempo posible [8].
En las líneas que siguen, se analizarán en profundidad cada uno de los ECT de la
norma CEI 60 364, destacando las ventajas e inconvenientes de cada esquema de
conexión. La elección del ECT más adecuado para cada caso se realizará atendiendo a
las características técnicas y económicas de cada instalación, cumpliendo siempre con la
normativa aplicable [9].
Para el caso de España, el REBT prescribe la utilización del ECT TT (y del IT en
algunos casos) para redes de distribución pública, mientras que se permite la elección del
ECT más adecuado para instalaciones de BT, a partir de un CT de abonado [6].
Por último, cabe destacar que aunque puede aplicarse el mismo ECT para toda una
instalación de BT, también pueden coexistir varios ECT en una misma instalación, por
ejemplo, como se reﬂeja en la siguiente ﬁgura [5]:
Fig. 5.10: Ejemplo de coexistencia entre los diversos ECT [5]. 
Se emplearán DPCC en el caso de que las masas estén interconectadas mediante el CP y DDR14
en el caso de que las masas tengan tomas de tierra distintas [8].
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5.2. EL ESQUEMA TT
5.2.1. Introducción
En el contexto del presente TFG se explicaron los riesgos que aparecen al tener un
defecto de aislamiento y la importancia que tiene para la seguridad de las personas el
minimizar dichos riesgos, mediante una adecuada instalación de PAT. Por ello, se
comenzará el análisis del ECT TT por el aspecto de la seguridad (estudiando las
magnitudes de tensiones de contacto y de intensidades de defecto), y se tratarán los
demás factores (técnicos, económicos…) en los siguientes apartados.
5.2.2. Principales características del esquema TT
5.2.2.1. El esquema TT y la protección de las personas
Dentro de los riesgos de los defectos de aislamiento introducidos en el contexto, se
hará especial hincapié en los contactos indirectos y en cómo minimizarlos mediante la
protección por corte automático de la alimentación. Para la protección mediante
disposiciones especiales (como el empleo de materiales de clase II o nivel equivalente de
aislamiento, conexiones equipotenciales, separación por medio de transformadores de
aislamiento…) puede consultarse la ITC-BT-24 del REBT [3].
El corte automático de la alimentación tiene por objeto impedir que una tensión de
contacto de valor suficiente se mantenga un tiempo que resulte peligroso (está prescrita
su utilización para los casos en los que exista un riesgo para las personas o animales
domésticos, según la norma UNE 20.572-1) [10].
Por añadidura, cabe destacar que la tensión de contacto límite convencional suele ser
50V (valor eficaz en CA), aunque en algunos casos especiales se toma 24V como límite
(alumbrado público, instalaciones temporales y provisionales de obra…), o incluso 12V
(para volúmenes 0 y 1 de piscinas y fuentes, etc). A continuación, veremos cómo se
realiza el corte automático de la alimentación en el esquema TT [11],[12].
Tal y como se ha comentado en el apartado 5.1.2.1, al producirse un defecto de
aislamiento en una instalación con ECT TT, el bucle de defecto se cierra a través de la
tierra, quedando limitada la corriente de defecto Id, sobre todo, por las resistencias de
tierra. El recorrido de dicha corriente de defecto queda reflejado en la figura 5.11 [5].
Adoptando la hipótesis de defecto franco, la corriente de defecto tendrá un valor de:
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[5.1]
Que producirá una tensión de defecto (en la resistencia de tierra de la parte receptora):
[5.2]
Que, generalmente, será peligrosa (por ser los valores de las resistencias de tierra
reducidos y del mismo orden, en torno a los 10 ohmios), por lo que será necesario instalar
DDRs que garanticen el corte automático de la alimentación [5].
Fig. 5.11: Corriente y tensión de defecto en ECT TT [5].
La sensibilidad ( ) típica de un DDR en instalaciones residenciales suele ser de
30mA, mientras que en la industria suelen utilizarse DDRs de 300mA. En la siguiente
tabla se presentan los diferentes valores (máximos) para la resistencia de la toma de
tierra (RA), para tensiones de contacto límite de 50V y 25V y para las diferentes
sensibilidades típicas de los DDR [5]:
Tabla 5.3: Valores límite de la resistencia de la toma de tierra (RA ), en ohmios [5].15
Id !
Uo
Ra + Rb
Ud = Id ·Ra
IΔn
50V 25V
3A 16 8
1A 50 25
500mA 100 50
300mA 166 83
30mA 1660 833
(debajo) / UL (derecha)IΔn
Siendo estrictos, RA comprende la resistencia de la toma de tierra y la de los conductores de15
protección. Además, la resistencia de la toma de tierra depende de las dimensiones del electrodo,
de su forma y de la resistividad del terreno en el que se establece. Esta resistividad varía
frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varia también con la profundidad (ver tablas A8-
A10 de los anexos) [4].
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Cabe remarcar que la tabla anterior se ha obtenido de aplicar la siguiente condición
(siendo I el valor de la corriente que garantiza el funcionamiento adecuado del dispositivo
de protección, para el caso de los DDR, ) [10]:
[5.3]
Cuando el valor de RA sea muy reducido, pueden ser empleados como dispositivos de
protección DPCC en lugar de DDR, siempre que se cumpla alguna de las dos siguientes
condiciones [11]:
• Que el DPCC posea una característica de funcionamiento de tiempo inverso y se
asegure el funcionamiento en 5s como máximo.
• Que el dispositivo posea una característica de funcionamiento instantánea y la
corriente I sea la que garantice dicho funcionamiento instantáneo.
No obstante, si bien no siempre es necesario el empleo de un DDR, sí que es
recomendable en la mayoría de los casos. Por tanto, generalmente se colocará al menos
un DDR en la cabecera de la instalación (protegiendo de los contactos indirectos todo lo
que haya aguas abajo), ya que la corriente de defecto suele ser demasiado baja como
para garantizar un nivel de protección adecuado mediante el empleo de DPCC [5], [13].
En las líneas que siguen, se tratará el aspecto de los tiempos máximos para la
desconexión automática de la alimentación bajo el esquema TT.
5.2.2.2. Desconexión automática de la alimentación en el ECT TT
En primer lugar, se recuerda que el mayor valor de la tensión de contacto que es
tolerado indefinidamente por norma para la seguridad de las personas es de 50V (o
inferior, en casos especiales). Cuando se excede dicho valor, se requiere de una rápida
desconexión de la alimentación, tanto más rápida cuanto mayor sea la tensión de
contacto Uc [3].
En lo que a los tiempos de actuación de los DDR respecta, la norma IEC 60364-4-41
especifica los tiempos de funcionamiento máximos permisibles para los dispositivos de
protección, bajo el ECT TT, de la siguiente manera [3]:
• Para los circuitos finales de corriente nominal menor o igual a 32A, los tiempos de
funcionamiento son los que se presentan en la siguiente tabla:
IΔn
I ⋅ RA ≤UL
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Tabla 5.4: Tiempo de corte máximo para DRR en circuitos finales con [3].16
• Para el resto de circuitos, se fija el límite superior del tiempo de actuación en 1s.
Debido a que generalmente el tiempo de actuación de los DDR es muy inferior a 1s, es
posible conseguir una selectividad de disparo (cronométrica) que desconecte todos los
circuitos bajo falta y el mínimo número de circuitos no afectados por la/s falta/s. Dicha
selectividad se consigue mediante la instalación de DDRs instantáneos en los circuitos
finales y DDRs temporizados (tipo “S”) en los circuitos situados aguas arriba. Así, al
producirse un defecto de aislamiento en un circuito final, actuarán en primer lugar las
protecciones instantáneas, aislando de la red únicamente el circuito final. En el caso de
que dichas protecciones fallasen, actuarían las protecciones temporizadas aguas arriba (y
así sucesivamente, en tantos niveles de selectividad como se desee y sea posible) [3], [5].
En la misma línea, cabe destacar que los DDR de tipo industrial (según norma IEC
60947-2) ofrecen más posibilidades de selectividad debido a su flexibilidad en la
temporización, frente a los DDR domésticos. En la siguiente tabla se muestran los
tiempos de funcionamiento máximos para DDR domésticos e industriales, de tipo G
(general) y tipo S (selectivo) [3], [14]:
Tabla 5.5: Tiempo de funcionamiento máximo de los DDR [3].
IN
< 32A
Tensión de contacto, UC (V)16 Tiempo (s)
0,3
0,2
0,07
0,04
230 <Uc ≤ 400
50 <Uc ≤120
Uc > 400
120 <Uc ≤ 230
1 2 5 >5
Doméstico Instantáneo 0,3 0,15 0,04 0,04
Tipo S 0,5 0,2 0,15 0,15
Industrial Instantáneo 0,3 0,15 0,04 0,04
Temporización (0,06) 0,5 0,2 0,15 0,15
Temporización (otros) Según el fabricante
x IΔn
Para la tensión de contacto Uc, se tomará la tensión nominal fase-tierra.16
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5.2.3. Elección de la sensibilidad de un DDR
A la hora de elegir la sensibilidad del DDR ( ) en una red TT, deberán cumplirse las
dos siguientes condiciones para garantizar que el dispositivo actuará cuando haya un
defecto de aislamiento (ecuación 5.4) y no actuará erróneamente en el caso de que no
haya defecto (ec. 5.5) [12]:
[5.4]
aguas abajo del diferencial [5.5]
Siendo UL la tensión de contacto límite y RA la suma de las resistencias de la toma de
tierra y de los conductores de protección.
Si se diera el caso de que las corrientes de fuga pudieran superar el valor de la
segunda condición, habría que tomar medidas (como limitar el número de tomas de
corriente protegidas por el mismo DDR, utilizar equipos con aislamiento clase II…) para
evitar el disparo intempestivo del DDR [12].
Además, la norma IEC 60 364 recomienda encarecidamente (y en algunos países se
obliga) la utilización de DDRs de alta sensibilidad (30mA) en los siguientes casos [3]:
• Circuitos con toma de corriente para intensidades nominales
• Circuitos con toma de corriente en ubicaciones húmedas (para cualquier corriente)
• Circuitos con toma de corriente en instalaciones provisionales
• Circuitos de suministro a lavanderías y piscinas
• Circuitos de alimentación provisionales de obra, caravanas, barcos y ferias
En lo que a las áreas de las instalaciones con riesgo de incendio respecta, la
sensibilidad del DDR deberá ser igual o inferior a 500mA, preferentemente 300mA. Esta
condición es obligatoria en numerosos países y recomendada en otros [3].
Por último, cabe remarcar que los DDR no están diseñados para soportar corrientes de
cortocircuito indeﬁnidamente, por lo que será procedente reforzar la protección mediante
la asociación de un DPCC aguas arriba y en serie con el DDR. Resulta evidente
comprobar que si se coloca el DPCC aguas abajo del DDR, este último queda
desprotegido de los cortocircuitos que pudieran producirse entre ambos dispositivos [12].
IΔn
IΔn ≤
UL
RA
IΔn
2
> I fuga
≤ 32A
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5.2.4. Recomendaciones para mejorar la protección contra contactos
indirectos
Relacionado con la protección contra los contactos indirectos, a continuación se
presentan una serie de recomendaciones que ayudan a minimizar riesgos de choque
eléctrico y electrocución [12]:
• Tratar de mantener un aislamiento correcto mediante el mantenimiento necesario.
• Evitar largas longitudes en los conductores que se encuentran bajo un único DDR, ya
que las altas capacidades introducidas por el aislamiento aumentan las fugas a tierra y
se podría producir el cegado o bloqueo del DDR, provocando disparos intempestivos.
• Asegurar la continuidad de los diferentes elementos que componen la instalación de
PAT:
- Chequear la continuidad de las masas al conductor de tierra
- Comprobar el grado de continuidad que presenta el circuito de tierra, realizando
mediciones periódicas del valor de su resistencia y anotándolas para estudiar su
evolución temporal.
- Se recomienda la soldadura aluminotérmica para la conexión entre el cable de la
red de tierra y las picas, pletinas… enterradas.
5.2.5. Implementación del esquema TT
En este apartado se describirán los aspectos más importantes a tener en cuenta a la
hora de realizar la implementación de un esquema TT, introduciendo el concepto de
coordinación de los dispositivos de protección y profundizando en el concepto de
selectividad anteriormente introducido. Para finalizar el apartado, se verán distintos tipos
de interruptores diferenciales (DDR) y sus curvas de disparo.
Al realizar una instalación bajo el ECT TT, se dimensionarán todos los conductores
según lo visto en el apartado de definiciones de los elementos de la puesta a tierra y se
elegirá la sensibilidad de los DDR según el apartado 5.2.3, con el fin de realizar una
buena coordinación de los dispositivos de protección.
En las siguientes líneas se describirá qué entendemos por una buena coordinación de
los dispositivos de protección, en este caso para los DDR. Este concepto está
estrechamente relacionado con el de selectividad, que puede definirse como la
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característica que permite que un fallo no deje fuera de servicio toda una instalación,
actuando la protección diferencial más próxima al punto de defecto e impidiendo al mismo
tiempo la actuación de cualquier otro dispositivo situado en otro punto de la instalación.
Cuando varios dispositivos de protección diferencial se proyectan para una misma
instalación, si se requiere selectividad, pueden ser dispuestos según cualquiera de los
siguientes esquemas [15]:
• Selectividad horizontal: Deben cumplirse las siguientes condiciones [14], [15], [16]:
- Inexistencia de dispositivo diferencial en cabecera de la instalación.
- La cabecera de cada circuito individual deberá estar protegida por un DDR de
sensibilidad acorde al riesgo considerado (intensidad de defecto de actuación
adecuada).
- La conexión del dispositivo de protección de reserva y del interruptor diferencial
debe realizarse a prueba de cortocircuitos (clase II).
En la siguiente ﬁgura podemos observar un ejemplo de selectividad horizontal:
Fig. 5.12: Ejemplo de selectividad horizontal [16].
• Selectividad vertical: Para asegurar la selectividad vertical (ver Fig. 5.13), deben
cumplirse las siguientes tres reglas [16]:
- Selectividad cronométrica: tal y como se adelantó en el apartado 5.2.2.2, se
debe garantizar que el DDR aguas arriba (tipo “S”) no actúe antes que el de aguas
abajo, respetando siempre los tiempos máximos de actuación, esto es,
[5.6]tr(A) > tf (B)
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Siendo tr el tiempo de no respuesta (retardo del disparo) del DDR aguas arriba y
tf el tiempo de funcionamiento (desde la detección del defecto hasta la interrupción
total de la corriente) del DDR aguas abajo.
- Selectividad amperimétrica: La sensibilidad del DDR aguas arriba debe ser
mayor del doble que la del DDR aguas abajo (según IEC 64-8/563.3), debido a que
un DDR de sensibilidad debe actuar por norma (UNE EN 61008 / 61009 y
60947-2) para corrientes de valor entre e [15], [17].
- Selectividad de tipo: El tipo o clase de diferencial aguas arriba debe ser superior
o igual al de aguas abajo (B > A > AC).
Fig. 5.13: Ejemplo de selectividad vertical [16].
Para terminar con los tipos de selectividad, cabe destacar que la selectividad es total si
sólo dispara el interruptor situado aguas abajo, para cualquier valor de la intensidad de
cortocircuito. De no ser así, la selectividad será considerada parcial [15].
Fig. 5.14: Selectividad a) total y b) parcial [14].
IΔn
IΔn
IΔn / 2 IΔn
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Hoy día es habitual la selectividad en dos, tres o incluso cuatro niveles (ver Fig. 5.15).
Además, en cada cuadro eléctrico suele disponerse de protecciones contra contactos
directos como protección complementaria a los DDR [3].
Fig. 5.15: Selectividad total a) en dos niveles y b) en cuatro niveles [3].
En la siguiente ﬁgura pueden observarse las curvas de disparo de los DDRs con
selectividad total en dos niveles [3]:
Fig. 5.16: Selectividad total en dos niveles [3].
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A continuación y para terminar el apartado, realizaremos una clasiﬁcación de los
interruptores diferenciales, en función de la…:
• Tipología:
- Diferencial puro: Sólo protegen contra corrientes de fuga.
- Interruptor magnetotérmico diferencial (combinado): Protegen contra corrientes de
fuga y contra corrientes de sobrecarga o cortocircuito.
- Relé diferencial: Se usa en circuitos con intensidad nominal elevada.
• Clase: en función de la forma de onda de los corrientes de fuga a tierra a las que son
sensibles [14], [15]:
- Clase AC: Aseguran la desconexión ante una corriente diferencial alterna senoidal
aplicada bruscamente o de valor creciente. Son los más simples.
- Clase A: Permiten detectar corrientes de fuga alternas o pulsantes con o sin
componente continua aplicadas bruscamente o de valor creciente (Resultan
especialmente útiles en instalaciones con muchos equipos electrónicos).
- Clase B: Son sensibles a las mismas corrientes que la clase A, además de a la
corriente continua alisada (como la procedente de rectiﬁcadores).
• Sensibilidad:
- Baja sensibilidad: , no se utilizan para contactos directos.
- Alta sensibilidad:
• Tiempo de respuesta [14]:
- Instantáneos (tipo G): Actúan
inmediatamente después de
producirse el defecto.
- Selectivos (tipo S): Pueden
temporizarse. 
IΔn > 30mA
IΔn ≤ 30mA
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Fig. 5.17: Interruptor Diferencial RCCB 2P 25A
30mA Tipo A de General Electric [14].

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5.3. EL ESQUEMA TN
En este apartado se profundizará en el esquema TN ya introducido en el punto 5.1.2.2,
realizando un estudio teórico de estructura similar al del TT.
Recordando lo que se comentó en la introducción del ECT TN, cualquier intensidad de
defecto franco fase-masa es ahora (a diferencia del TT) una intensidad de cortocircuito
(fase-neutro), ya que el bucle de defecto está constituido exclusivamente por elementos
conductores metálicos. Este hecho implica que la tensión de defecto (Ud) sea peligrosa
(del orden de , si la impedancia del circuito de ida es similar a la de retorno), por ser
superior a UL. Por ello, dicho defecto podrá ser despejado mediante un DPCC [1], [8], [9].17
No obstante, uno de los inconvenientes de estos elevados niveles de corriente es que
se pueden dar tensiones de contacto que superen en un 50% el valor de la tensión simple
en el punto de defecto (durante el tiempo de la desconexión). Por ello, en la práctica,
suelen instalarse tomas de tierra regularmente a lo largo del CP para la red de distribución
general, con el ﬁn de mantener el potencial del CP lo más cercano al potencial de tierra en
caso de fallo. A menudo, es necesario que el consumidor instale una toma de tierra en la
entrada del servicio [3], [10].18
En las líneas que siguen analizaremos el comportamiento del ECT TN ante un defecto
de aislamiento.
5.3.2. Principales características del esquema TN
5.3.2.1. El esquema TN y la protección de las personas
Al producirse un defecto de aislamiento en una red TN, la corriente de defecto Id
únicamente está limitada por la impedancia de los cables del bucle de defecto. Si
suponemos que la falta se produce, por ejemplo, en la fase uno, el valor de la corriente de
defecto vendrá dado por la fórmula 5.7 (ver Fig. 5.18) [5]:
[5.7]
U0 / 2
Id =
U0
Rfase1 + Rd + RCP
En algunos casos se deberán instalar protecciones DDR en redes TN (ver apartado 5.3.2.2).17
La ruta a través de cada toma de tierra hacia la fuente tendrá por lo general valores de18
impedancia mucho mayores que la impedancia de los conductores, por lo que puede despreciarse
[3].
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Fig. 5.18: Corriente y tensión de defecto en ECT TN [5].
Suponiendo defecto franco ( ) y para una salida determinada, se tiene (adoptando
la hipótesis de que las impedancias aguas arriba de la salida provocan una caída de19
tensión del orden del 20% de la nominal) [5]:
[5.8]
Y la tensión de defecto Ud que genera esta corriente tendrá un valor de ,
que será peligrosa, tal y como se ha comentado (del orden de , de hecho
para el caso de la ecuación 5.8, si ), incluso en lugares secos [5].
Al analizar el ECT TT se vieron las condiciones para el correcto funcionamiento de los
DDR. En la misma línea, para el esquema TN, la condición para el funcionamiento de los
DPCC será que la corriente de defecto sea superior al umbral de funcionamiento
instantáneo de la protección, esto es . Dicha condición puede ser expresada
matemáticamente por la ecuación 5.9, y deberá ser comprobada durante el diseño de la
instalación, para cada uno de los circuitos de distribución [3], [5]:
[5.9]
Donde:
• Zs: Impedancia de fuga de corriente de defecto a tierra (comprende la impedancia de
la fuente, la del conductor activo hasta el punto de defecto y la del conductor de
protección, desde el punto de defecto hasta la fuente) [3], [10].
• Zc: Impedancia de fuga del circuito de defecto [3].
Rd = 0
Id =
0,8U0
Rfase1 + RCP
Ud = Id ⋅ RCP
U0 / 2 0,8U0 / 2
Rfase1 = RCP
Id > Ia
Id =
U0
Zs
=
0'8U0
Zc
≥ Ia
Algunas autoridades utilizan el valor de 80% para calcular a corriente de cortocircuito [3].19
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Además, para garantizar la protección de las personas, se debe calcular la longitud
máxima de cable que ninguna salida habrá de sobrepasar, para un margen de protección
Ia dado. Id (en amperios) y Lmáx (en metros) pueden calcularse según la norma francesa
NF C 15-105 (también puede consultarse el Cuaderno Técnico 158 de Schneider Electric),
mediante las siguientes fórmulas 5.10 y 5.11 [5], [18]:
[5.10]
[5.11]
Donde [18]:
• U0: Tensión simple nominal.
• S: Sección del conductor (supuesto que las secciones del conductor de protección y
el de fase son iguales), en mm2.
• : Resistividad del alma del conductor a la temperatura de funcionamiento normal.
• Ia: Corriente necesaria para el corte de suministro en el tiempo especiﬁcado [5]:
- Interruptor automático: (corriente de funcionamiento del relé magnético).
- Fusible: será la corriente tal que el tiempo total de corte (tiempo de prearco más
arco) sea el que ﬁgura en la siguiente tabla:
Tabla 5.6: Tiempos de corte en el ECT TN (CEI 60 364 y NF C 15-100, tablas 41A y 48A) .20
- En el caso de que se use un DDR , será la corriente diferencial residual21
asignada a dicho DDR. Se recuerda que en esquemas TN conectados a tierra puede
ser necesaria la utilización de DDRs [3], [10].
Id =
0,8U0 ⋅S
2ρL
Lmáx =
0,8U0 ⋅S
2ρIa
ρ
Ia = Im
Ia
Tensión fase-neutro U0 (V)
127 0,8 0,35
230 0,4 0,20
400 0,2 0,05
> 400 0,1 0,02
Tiempo de corte (s), UL = 50V Tiempo de corte (s), UL = 25V
Ia
En la norma UNE 20.460-4-41 se indican las condiciones especiales que deben cumplirse para20
permitir tiempos de interrupción mayores o condiciones especiales de instalación [10].
Bajo en ECT TN-C no podrán utilizarse DDRs, y la conexión del CP al CPN deberá realizarse21
aguas arriba del DDR en esquemas TN-C-S [10].
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Para el caso de que las secciones de los conductores de fase y del conductor de
protección no coincidan, las fórmulas anteriores (ecs 5.10 y 5.11) devienen en [5]:
[5.12]
[5.13]
Con .
Si la línea tiene una longitud mayor que Lmáx, según la ecuación 5.12, puede realizarse
cualquiera de las siguientes acciones correctoras [5]:
• Disminuir Ia
• Aumentar SCP
• Instalar un DDR
Estrechamente relacionado con la protección de las personas, al igual que se hizo con
el esquema TT, el siguiente apartado está dedicado al análisis de la desconexión
automática de la alimentación en caso de defecto, ahora para el ECT TN.
5.3.2.2. Desconexión automática de la alimentación en el ECT TN
Al diseñar una instalación de PAT, las características de los dispositivos de protección y
las secciones de los conductores se eligen de manera que, si se produce una falta (de
impedancia despreciable), entre un conductor de fase y el conductor de protección o una
masa, el corte automático se efectúe en un tiempo igual, como máximo, al valor
especiﬁcado (ver tabla 5.6), y se cumpla la siguiente condición (ec. 5.9) [11]:
[5.14]
Donde Zs es la impedancia del bucle de defecto. A continuación, veremos a modo de
ejemplo el recorrido del bucle de defecto para las diferentes posibles conﬁguraciones del
ECT TN:
Id =
0,8U0 ⋅Sfase
(1+ m)ρL
Lmáx =
0,8U0 ⋅Sfase
(1+ m)ρIa
m =
Sfase
SCP
Zs ⋅ Ia ≤U0
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Fig. 5.19: Defecto de aislamiento en una red a) TN-C y b) TN-S [8].
Fig. 5.20: Defecto de aislamiento en una red TN-C-S [8].
En lo que a los tiempos de actuación de los dispositivos de protección se refiere, la
norma IEC 60364-4-41 especifica los tiempos de funcionamiento máximos permisibles
para redes TN, de la siguiente manera [3]:
• Para los circuitos finales de corriente nominal inferior o igual a 32A, los tiempos de
funcionamiento son los que se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 5.7: Tiempo de corte máximo en circuitos finales con [3].22 IN
< 32A
Tensión de contacto, UC (V)22 Tiempo (s)
0,8
0,4
0,2
0,1
230 <Uc ≤ 400
50 <Uc ≤120
Uc > 400
120 <Uc ≤ 230
Para la tensión de contacto Uc, se tomará la tensión nominal fase-tierra.22
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• Para el resto de circuitos, se fija el límite superior del tiempo de actuación en 5s, lo
que permite la selectividad entre los dispositivos de protección instalados en los
circuitos de distribución de BT.
A continuación se harán algunos comentarios relativos a la protección contra los
contactos indirectos mediante DPCC y DDR:
• Protección mediante interruptor automático: La desconexión automática dentro
del tiempo máximo permitido siempre queda garantizada , puesto que la unidad de23
disparo instantáneo de un interruptor automático elimina un cortocircuito a tierra en
menos de 0,1s. Por tanto, basta con comprobar que para asegurar el disparo
dentro del tiempo especificado. En la siguiente figura puede observarse la curva de
disparo de un interruptor automático magnetotérmico. La parte de la derecha de la curva
corresponde al disparo magnético (instantáneo), mientras que la parte izquierda
corresponde al disparo térmico [3].
Fig. 5.21: Curva de disparo C según EN 60898 [14].
• Protección mediante fusibles: El valor de la corriente que garantiza el correcto
funcionamiento del fusible puede asegurarse a partir de un gráfico de rendimiento
corriente/tiempo como el de la figura 5.22. Para el caso de los fusibles, es
recomendable que la inecuación se cumpla con creces [3].
Id > Ia
Id > Ia
Siempre que se cumpla la ecuación 5.9.23
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Fig. 5.22: Curva de actuación de un fusible bajo el esquema TN [3].
• Protección por medio de DDR para redes TN-S: En los siguientes casos deberán
emplearse dispositivos de corriente residual [3]:
- La impedancia de bucle no puede determinarse de forma precisa (longitudes
difíciles de calcular, presencia de cuerpos metálicos próximos al cableado…)
- La corriente de defecto Id sea tan baja que no pueda cumplirse la desconexión en
el tiempo especiﬁcado mediante la utilización de DPCC.
En la práctica, en numerosos países, suelen instalarse DDR en los circuitos ﬁnales de la
red de distribución de BT para conseguir la desconexión automática de la alimentación [3].
5.3.3. Implementación del esquema TN
A la hora de implementar un esquema TN, deberán cumplirse las siguientes
condiciones [3]:
• Un conductor PEN no debe interrumpirse bajo ninguna circunstancia.
• Cuando se utilicen conductores de sección menor o igual a 6mm2 (cobre) o de 10mm2
(aluminio) o cuando el cable sea extraíble, deberá adoptarse el esquema TN-S.
• Las longitudes de cable máximas permitidas aguas abajo de un interruptor
automático de protección (o juego de fusibles) deben calcularse en la etapa de diseño
(consultar tablas A2-A6 en los anexos).
• El conductor PE debe conectarse a tierra regularmente en la mayor medida posible.
• El conductor PE no debe atravesar conductos ferromagnéticos ni montarse sobre
acero (ya que los efectos inductivos y de proximidad pueden aumentar la impedancia
efectiva del conductor).
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En la misma línea, a continuación se presentan una serie de prescripciones especiales
para la implementación del esquema TN en las redes de distribución [9]:
• La sección del conductor neutro no será inferior a la indicada en tabla A1 (en anexos).
• Además de las puestas a tierra de los neutros señaladas en las instrucciones ITC-
BT-06 e ITC-BT-07 del REBT, para 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.
• La resistencia de tierra del neutro no será superior a 5 ohmios 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.
• La resistencia global de tierra, de todas las tomas de tierra del neutro, no será
superior a 2 ohmios.
En lo que a la protección contra contactos indirectos se refiere, es necesaria la
determinación de la magnitud de las corrientes de cortocircuito. Para ello, podría
realizarse un análisis riguroso basado en técnicas de componentes de secuencia de
fases, pero la cantidad de cálculos no es justificable. En la práctica, se emplean los
siguientes tres métodos , que resultan más sencillos de aplicar y obtienen una precisión24
aceptable [3]:
• Método de las impedancias: Se basa en la suma, para cada circuito, de todas las
impedancias de secuencia directa del bucle de cortocircuito. En la práctica es habitual el
empleo de algún software basado en el método de las impedancias y homologado por
autoridades nacionales y/o internacionales.
• Método de la composición: Realiza una estimación de la corriente de cortocircuito
en el extremo remoto de un bucle, conocido el nivel de corriente de cortocircuito en el
extremo cercano del bucle.
• Método convencional: Este método se considera lo suficientemente preciso como
para establecer el límite superior de la longitud de los cables. Así, el presente método
Estos métodos sólo son fiables si los cables que forman el bucle de defecto se encuentran24
cerca (entre sí), y no están separados por materiales ferromagnéticos. De requerirse más
información relativa a los métodos de cálculo de las corrientes de cortocircuito, puede consultarse
el apartado 6 del capítulo F de la “Guía de diseño de instalaciones eléctricas 2010” de Schneider
Electric.
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utiliza la ecuación 5.13 vista anteriormente para determinar la longitud máxima de los
cables pertenecientes a cualquier circuito de una instalación TN conectada a tierra.
Superada esta longitud, la corriente de cortocircuito sería demasiado débil como para
garantizar el disparo de los interruptores automáticos (o fusibles) y, por tanto, la
protección contra contactos indirectos [3].
Los niveles mínimos de las corrientes de defecto a tierra son calculados utilizando los
valores de longitudes máximas tabulados (obtenidos mediante el método convencional),
disponibles en el anexo A1 [3].
Para terminar con el apartado de la implementación del esquema TN, se verán tres
casos particulares problemáticos, mencionando las posibles soluciones a adoptar para
cada uno de ellos [3]:
• Una o varias partes conductoras expuestas están conectadas a tierra mediante
una toma de tierra separada: Debe instalarse un DDR con sensibilidad adaptada a la
toma de tierra (consultar apartado 5.2.3).
• Protección en ubicaciones con alto riesgo de incendios: De acuerdo con la
norma IEC 60364-482-2.10, en ubicaciones con alto riesgo de incendio el esquema TN-
C está prohibido (deberá adoptarse el ECT TN-S). Al igual que se vio para el esquema
TT, es muy recomendable la instalación de un DDR con sensibilidad preferente de
300mA.
• Impedancia de bucle corriente de defecto especialmente alta: puede adoptarse
cualquiera de las siguientes soluciones:
- Instalar un interruptor automático de disparo magnético de nivel inferior.
- Instalar un DDR (ver apartado 5.2.3).
- Aumentar la sección de los conductores de protección y/o la sección de los
conductores de fase.
- Añadir conductores equipotenciales adicionales . 25
No permitido para redes TN-C [3].25
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5.4. EL ESQUEMA IT
Tal y como se vio en el apartado 5.1.2.3 (ver Fig. 5.23), en el esquema IT el punto
neutro del transformador está aislado o conectado a tierra a través de una impedancia Zn
de valor elevado (normalmente entre 1 y 2 ), mientras que las masas de los receptores
se encuentran puestas a tierra (interconectadas entre ellas y conectadas a la misma26
toma de tierra RA o en tomas de tierra independientes ). El hecho de conectar la fuente a27
tierra mediante una impedancia Zn (práctica aconsejada, sobre todo en líneas cortas) es
debido a que así se reduce el nivel de sobretensiones (provenientes del lado de alta
tensión, cargas estáticas…) respecto de tierra. Sin embargo, la corriente de primer
defecto aumenta ligeramente (aunque estará limitada por el valor elevado de la
impedancia) [3], [5], [8], [19].
En la práctica, todos los circuitos tendrán una impedancia de fuga a tierra, debido a que
ningún aislamiento es perfecto. Así, cada conductor activo representará una impedancia
(compuesta por una resistencia y una capacidad) respecto de tierra, denominada28
impedancia de fuga normal a tierra. Las tomas de tierra (RA y RB) podrán estar
interconectadas (lo más frecuente), o ser independientes [3], [8], [19].
Fig. 5.23: Esquema equivalente de una red con neutro aislado o impedante [8].
En las líneas que siguen se verán las principales características del ECT IT, haciendo
especial hincapié en la protección de las personas.
kΩ
Se aconseja interconectar todas las masas entre ellas por motivos de CEM [19].26
Dos tomas de tierra se consideran independientes si están separadas más de 8m [8].27
En la impedancia de fuga normal a tierra, la resistencia suele despreciarse frente a la capacidad28
[8].
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5.4.2. Principales características del esquema IT
5.4.2.1. El primer defecto de aislamiento en el esquema IT
Como ya se adelantó en el apartado 5.1.2.3, si se produce un primer defecto de
aislamiento fase-masa o fase-tierra, podría continuarse la explotación de la instalación
sin cortes de suministro, debido a que la tensión de contacto no es peligrosa (se
encuentra por debajo de UL), por estar la corriente de defecto limitada (bien por la
impedancia de fuga normal a tierra, en redes IT aisladas (ver Fig. 5.24), o bien por la
resistencia de la impedancia Zn, en redes IT impedantes (ver Fig. 5.25)) . Esta29
característica del ECT IT proporciona una excelente continuidad del suministro, idónea
para las instalaciones que requieren alta disponibilidad de energía [1], [5], [8].
Fig. 5.24: Primer defecto de aislamiento en una red IT aislada [10].
Fig. 5.25: Primer defecto de aislamiento en una red IT impedante [10].
No obstante, para continuar la explotación sin peligro resulta imprescindible buscar y
eliminar el defecto en el menor posible. Para ello, se instala un controlador permanente de
No obstante, puede resultar necesario limitar la extensión de la instalación para disminuir el29
efecto capacitivo de los cables con respecto a tierra [7], [9].
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aislamiento (CPA) que advierte de la existencia de un primer defecto , buscándolo30
posteriormente con un localizador de defectos.
En cuanto a los controladores de aislamiento, cabe destacar que han sufrido una
espectacular evolución. Los primeros CPA utilizados se basaban en la colocación de tres
lámparas entre cada fase y tierra (se vio en el contexto del TFG), de forma que podían
detectarse defectos de aislamiento al percibir que alguna de las lámparas no lucía con la
misma intensidad que las otras. Sin embargo, a pesar de que era un sistema simple y
eﬁcaz, este método no permitía detectar defectos de impedancia, de forma que fuera
posible anticiparse a un defecto franco. Por ello, se desarrollaron CPA que medían el
aislamiento por inyección de corriente continua, permitiendo realizar un mantenimiento
preventivo en las instalaciones, con la única pega de que no permitían detectar los
defectos bajo tensión [8].
En la actualidad, dicho inconveniente se soluciona mediante la inyección de señales
(de CA) cuadradas de muy baja frecuencia, evitando además ser engañados por las
capacidades parásitas de la red. Por añadidura, cabe destacar que los CPA más
modernos utilizan técnicas basadas en la demodulación síncrona, permitiendo conocer las
componentes resistiva y capacitiva de la corriente de retorno y combinando las ventajas31
de la inyección de corriente continua y CA de baja frecuencia (ver Fig. 5.26) [8].
Fig. 5.26: CPA y accesorios digitales para monitorizar el aislamiento de la red [20].
Si se ha previsto un controlador permanente de primer defecto para indicar la aparición de un30
primer defecto de una parte activa a masa o a tierra, éste deberá activar una señal acústica o
visual [11].
Dichas componentes pueden conocerse gracias a los avances en tecnología digital. Para ello, el31
CPA inyecta tensión alterna de baja frecuencia entre la red y tierra, midiendo la corriente de
retorno a través de la impedancia de aislamiento de la red y calculando el desfase tensión-
corriente [8].
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Una vez detectada la falta de aislamiento, sólo habrá que buscar dónde se ha
producido para proceder a su reparación. Para ello, se utilizan localizadores de defecto,
unos dispositivos que únicamente son sensibles a la señal inyectada y que pueden ser
ﬁjos o portátiles (ver Fig. 5.27) [8]:
Fig. 5.27: Esquema en el que se está realizando la localización del primer defecto con dispositivos
ﬁjos y portátiles [8].
5.4.2.2. El segundo defecto de aislamiento en el esquema IT
No obstante, si se presenta un segundo defecto de aislamiento en otra fase (o en el
neutro, si estuviera distribuido), sin haberse eliminado el primero, y todas las masas están
interconectadas, se produce un cortocircuito (a través del CP), que deberá ser despejado
por las protecciones de la instalación. Dichas protecciones serán las mismas que en el
ECT TT, para el caso en el que las masas se pongan a una toma de tierra independiente
de la toma de tierra del CT (bien por grupos o individualmente) (ver Fig. 5.29), mientras
que serán las mismas que en el ECT TN, para el caso en que las masas estén
conectadas colectivamente a tierra a través del mismo CP (en este caso generalmente
suelen conectarse a la misma toma de tierra del CT, es decir, las tomas de tierra RA y RB
suelen estar interconectadas) (ver Fig. 5.30). En este último caso, deberán cumplirse las
siguientes condiciones matemáticas [3], [5], [8], [11]:32
Si no es posible utilizar dispositivos de protección contra sobreintensidades de forma que se32
cumplan las condiciones [5.15] o [5.16], se utilizarán dispositivos de protección de corriente
diferencial-residual para cada aparato de utilización o se realizará una conexión equipotencial
complementaria según lo dispuesto en la norma UNE 20. 460-4-41 [11].
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• Si el neutro está distribuido (ver Fig. 5.28-a):33
[5.15]
donde :34
- Zs: impedancia del bucle de defecto constituido por el conductor neutro, el
conductor de protección y el de fase.
- U0: tensión entre fase y neutro (rms).
• Si el neutro no está distribuido (ver Fig. 5.28-b):
[5.16]
donde:
- Z’s: impedancia del bucle de defecto constituido por el conductor de fase y el CP.
- U: tensión entre fases (rms).
Fig. 5.28: Segundo defecto de aislamiento en una red IT con las masas conectadas a la misma toma
de tierra y el neutro a) distribuido y b) no distribuido [10].
Tal y como se ha comentado, en caso de segundo defecto de aislamiento la
desconexión automática de la alimentación es obligatoria y debe realizarse en un
tiempo máximo ﬁjado por norma, que será el siguiente [3]:
2⋅Zs ·Ia ≤U0
2⋅Z 's ·Ia ≤U
La NF C 15-100 recomienda no distribuir el neutro en esquemas IT, debido a que las longitudes33
máximas de cable permitidas son menores si se distribuye [5].
En las ecuaciones 5.15 y 5.16 la impedancia del bucle de cortocircuito se ha multiplicado por34
dos debido a que el primer y segundo defecto pueden tener lugar en localizaciones opuestas de la
instalación [3].
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• Si las masas se ponen a una toma de tierra independiente de la toma de tierra del CT
(bien por grupos o individualmente) (ver Fig. 5.29) Empleo de DDR obligatorio35
Tiempos de corte iguales a los del ECT TT consultar apartado 5.2.2.2.
Fig. 5.29: Aplicación de DDR cuando las partes conductoras activas están conectadas a tierra
individualmente o por grupos en un esquema IT [3].36
• Si las masas están conectadas colectivamente a tierra a través del mismo CP
(generalmente suelen conectarse a la misma toma de tierra del CT, esto es, con las
tomas de tierra RA y RB interconectadas) (ver Fig. 5.30) Empleo de DPCC
Tiempos de corte iguales a los del ECT TN consultar apartado 5.3.2.2 y tabla A12.
Fig. 5.30: Disparo del interruptor automático por doble defecto cuando las partes conductoras
activas están conectadas a un CP común [3].
→ →
→
→ →
→
En este caso, si los dos defectos se producen en tomas de tierra separadas, la corriente de35
defecto queda limitada por las resistencias de PAT y se requiere de una mayor sensibilidad para
disparar las protecciones [3].
Nota: la sensibilidad del DDR no debe de ser excesiva, ya que éste no deberá de disparar para el
primer defecto de aislamiento [3].
Las ﬂechas negras de la ﬁgura (situadas encima de la toma de tierra Rn) representan un36
limitador de sobretensión, que se instala para proteger redes aisladas de tierra de las elevaciones
de tensión provenientes del lado de MT [6].
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Si las condiciones de disparo no son satisfactorias (debido, por ejemplo a una longitud
de conductores excesiva), puede recurrirse a cualquiera de las siguientes soluciones [8]:
• Disminuir el valor Ia de los interruptores automáticos.
• Aumentar la sección del conductor CP.
• Aumentar sección de los conductores activos (solución preferible ).37
• Utilizar DDR en las derivaciones de gran longitud (solución sencilla, sin cálculos).
Para terminar el apartado, cabe remarcar que a modo de repaso, puede consultarse la
tabla A11 de los anexos, donde se recogen las fórmulas principales de las magnitudes Id,
Ud y Lmáx para los diferentes ECT.
5.4.3. Implementación y ventajas del esquema IT
En cuanto a la implementación del ECT IT, cabe destacar que comparte numerosos
aspectos con los esquemas TT y TN. De hecho, se recomienda instalar DDRs de alta
sensibilidad en los mismos casos que vimos en el análisis del TT (apartado 5.2.3). Así
mismo, se deben tomar las precauciones comentadas en ese mismo apartado en caso de
que exista alto riesgo de incendio, mientras que se consultará el apartado 5.3.3 (página
48) para el caso en que la impedancia del bucle de corriente de defecto resulte
especialmente elevada.
La única diferencia respecto a los otros dos esquemas reside en el cálculo de las
longitudes máximas de conductor permitidas y en el hecho de que ahora es necesaria la
instalación de un CPA (para una posterior detección del primer defecto de aislamiento
automática o manual). La elección del controlador de aislamiento depende de criterios
técnicos y económicos que escapan al alcance del presente trabajo, mientras que la
longitud máxima de los conductores bajo una red IT puede ser determinado por el método
convencional (explicado en el apartado 5.3.3) y está tabulada en los anexos (tablas A3-
A6, válidas para el ECT IT aplicando el factor corrector de la tabla 5.8) [3], [8].
Para más información consultar el CT-178 de Schneider Electric.37
50
Tabla 5.8: Factor de corrección a aplicar a las tablas A3-A6 [3].

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Tras comentar la implementación del ECT IT, se describirán sus principales ventajas y
límites de utilización para terminar el apartado. Como ya se ha expuesto anteriormente, la
principal ventaja de este esquema es la continuidad de servicio que ofrece. De hecho,
según datos estadísticos, la disponibilidad media de la energía es 91 veces mayor en una
red IT que en una TT o TN. Además, también ofrece ventajas adicionales, como son la
gran seguridad que aporta en instalaciones con alto riesgo de incendio y en los circuitos
de mando y control de máquina herramienta [8].
La primera ventaja se debe a que el IT es el único esquema que supervisa el
aislamiento del conductor neutro. Así, se evitan problemas como que un ECT TN-S se
convierta inadvertida y peligrosamente en un TN-C debido a un defecto neutro-CP,
minimizando drásticamente los riesgos de incendio [3], [8].
Las ventajas relativas al control de máquina-herramienta están estrechamente
relacionadas con la seguridad de las personas. Aunque se vio que los tres ECT eran
equivalentes en cuanto a la protección de las personas, dicha aﬁrmación sólo tenía en
cuenta la seguridad eléctrica, y en aplicaciones como la M-H debe tenerse muy presente
la seguridad mecánica. Como el ECT IT es capaz de prevenir el fallo, puede prevenirse el
fallo eléctrico y mecánico [8].
Sin embargo, todas estas ventajas pueden desvanecerse si no se tienen en cuenta sus
límites de utilización. Por ello, cabe recordar que siempre han de tenerse presentes las
características particulares de cada instalación en la fase de diseño. Los límites y
precauciones en el empleo del ECT IT están relacionados con los receptores, las
características físicas de la red y las redes con alimentación de emergencia. Así, no es
recomendable la utilización del ECT IT en casos con grandes acoplamientos capacitivos a
tierra (provocan disparos intempestivos de las protecciones); cargas con pequeña
resistencia de aislamiento, como hornos de inducción y soldadura con arco (el CPA se
queda permanentemente en alarma); ambientes húmedos y redes extensas y/o con largas
derivaciones. Por añadidura, debe prestarse especial precaución a la hora de colocar el
CPA en redes con alimentación de emergencia, debido a que la supervisión podría ser
sólo parcial al realizarse la conmutación de fuente [8].
En la práctica, en todos los casos en los que hay condiciones especiales de utilización,
la solución más adecuada es limitar el uso del esquema IT únicamente a las redes que
alimentan equipos que obligan a una gran disponibilidad de la energía [8]. 
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6. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN
Como ya se adelantó en el apartado 5.1.2.3, la elección del ECT más adecuado para
cada caso se realiza atendiendo a las características técnicas y económicas de cada
instalación, cumpliendo siempre con la normativa aplicable. Para ello, en la presente
sección se abordará la elección del ECT (o conjunto de ECTs) más adecuado para cada
instalación eléctrica, en función de los criterios expuestos en el apartado 6.1 [3], [6], [5].
6.1. ELECCIÓN DEL ECT
6.1.1. Normativa
En primer lugar, se debe comprobar si la elección del ECT viene recomendada o
impuesta por norma (decretos, reglamentos de ministerios…). Para el caso de España, el
REBT prescribe la utilización del ECT TT (y del IT en algunos casos) para redes de
distribución pública, mientras que se permite la elección del ECT más adecuado para
instalaciones de BT, a partir de un CT de abonado [5], [6].
6.1.2. Protección de las personas
En cuanto a la protección de las personas, los tres ECT vistos son equivalentes si se
siguen al pie de la letra todas las normas de instalación y funcionamiento. Por tanto, este
criterio no se tiene en cuenta a la hora de elegir el ECT más adecuado para un caso
concreto, centrando los esfuerzos para la protección de personas, animales y bienes en el
correcto dimensionamiento de las secciones de los conductores y de las protecciones.
Cabe recordar que este aspecto vital de la seguridad se ha analizado independientemente
para cada ECT en las páginas anteriores [5].
6.1.3. Riesgo de incendio
Como ya se dijo en el apartado 5.3.3, de acuerdo con la norma IEC 60364-482-2.10, en
ubicaciones con alto riesgo de incendio el esquema TN-C está prohibido . Se recomienda38
el empleo de un esquema IT (con servicio de mantenimiento y DDR ) o un TT [3].39
No puede instalarse un DDR si las funciones de CP y N son conjuntan (PEN) [5].38
Sensibilidad preferente de 300mA [5].39
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6.1.4. Continuidad de servicio necesaria
La continuidad de servicio requerida por la aplicación es un aspecto importante a la
hora de elegir el ECT. Esto se debe fundamentalmente a los riesgos de no disponibilidad
de energía, que conllevan importantes pérdidas económicas (debidas a la interrupción de
la explotación industrial) y posibles riesgos para la seguridad de las personas. Procesos
químicos continuos, quirófanos, iluminación de la pista de aterrizaje de un aeropuerto…
son claros ejemplos de aplicaciones que precisan de una alta disponibilidad de energía,
pudiendo tornarse catastróﬁco el hecho de producirse un corte de suministro (incluso
durante un breve intervalo de tiempo). Por tanto, este aspecto será uno de los primeros a
tener en cuenta a la hora de diseñar la instalación de PAT [5], [8].
Como ya se ha visto en el apartado dedicado al ECT IT, éste resulta ser el único
esquema que permite un defecto de aislamiento sin que sea necesaria la actuación de las
protecciones, por lo que será el rey de la continuidad de servicio . Generalmente, de no40
ser necesaria la instalación de una red IT, se optará por un esquema TT, siendo el TN el
que pero continuidad otorga [5].
Así pues, en función de la continuidad de servicio requerida y si el servicio es atendido
o no, se recomienda optar por los siguientes esquemas [5]:
• Continuidad requerida y servicio atendido: optar por IT.
• Continuidad requerida y servicio no atendido: preferir TT.
• Continuidad no obligatoria y servicio de mantenimiento competente: preferir TN-S.
• Continuidad no obligatoria y sin servicio de mantenimiento: preferir TT. 
En caso de que haya condiciones especiales de utilización, la solución más adecuada es limitar40
el uso del esquema IT únicamente a las redes que alimentan equipos que obligan a una gran
disponibilidad de la energía [8].
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6.1.5. Instalación
En la siguiente tabla se realiza una comparativa de los ECT más adecuados, posibles y
desaconsejados, para unos determinados tipos de redes y de cargas.
Tabla 6.1: Inﬂuencia de las redes y de las cargas en la selección de los ECT [3], [21].
Instalación: Particularidades de los circuitos
ECT
Recomendado Posible No recomend.
Tipo de red
Red aérea exterior TT TN IT
Redes con alta corriente de fuga
(>500mA)
TN IT, TT -
Zonas perturbadas (tormentas) TN TT IT
Generador auxiliar de emergencia IT TT TN
Red muy extensa con buenas tomas de
tierra en las masas (10Ω máx)
- TT, TN, IT -
Red muy extensa con malas tomas de
tierra en las masas (> 30Ω)
TN TT, TN-S IT, TN-C
Tipo de cargas
Cargas sensibles a altas corrientes de
defecto (motores…)
IT TT TN
Cargas con bajo nivel de aislamiento TN TT IT
Numerosas cargas monofásicas TT, TN-S - IT, TN-C
Cargas con riesgo (montacargas, grúas,
cintas transportadoras, etc)
TN TT IT
Numerosos elementos auxiliares
(Máquina-herramienta)
TN-S TN-C, IT TT
Otras instalaciones
Locales con riesgo de incendio IT TT, TN-S TN-C
Trafo Y-Y TT IT sin neutro IT con N, TN
Equipos electrónicos (PC, PLC…) TN-S TT TN-C
Redes de control y supervisión de
maquinaria, sensores y actuadores de
PLCs
IT TN-S, TT -
Instalaciones con continuidad de
circuitos de tierra inestable
TT TN-S TN-C, IT
Instalac. sometida a cambios frecuentes TT - TN, IT
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