Protección contra Sobretensiones y Puesta a Tierra en Edificaciones: Tipos y Cálculo

Clases de Protección contra Sobretensiones

• Protección Basta (Protección contra la Corriente de Rayo): Protege los sistemas de baja tensión contra daños por corriente de rayo. Si la vivienda dispone de pararrayos o tiene un suministro de energía aérea, se debe instalar un descargador de tipo B, lo más cerca posible de la acometida. Se requiere una protección adicional del tipo C, ya que no es posible conseguir en el mismo protector un alto poder de descarga y un bajo valor de tensión residual.
• Protección Media (Protección contra Sobretensiones del Sistema de Distribución): Posee una alta capacidad de descarga y protege contra sobretensiones causadas por efectos indirectos del rayo y apariciones de conmutación. Son los más utilizados, ya que su nivel de protección es compatible con la mayoría de los equipos conectados. Se instala aguas abajo del cuadro de distribución donde está instalado el de clase B, generalmente a una distancia de 10 metros entre ambos. Estos descargadores deben incorporar dispositivos termodinámicos de separación que aseguren la desconexión cuando se alcance un determinado valor de corriente de fuga.
• Protección Fina (Protección de Equipos): De tipo 3, con capacidad de descarga media, protege equipos consumidores contra daños por sobretensión. La sobretensión que todavía existe aguas arriba puede ser peligrosa para algunos equipos eléctricos, por lo que se añade esta protección, especialmente para ordenadores, etc.

Categorías de Sobretensión

• Categoría I (Protección de Ordenadores, por ejemplo): Se aplica a equipos muy sensibles a las sobretensiones y que están destinados a ser conectados a la instalación eléctrica fija. Las medidas de protección se toman fuera de los equipos a proteger.
• Categoría II (Electrodomésticos): Se aplica a los equipos destinados a conectarse a una instalación eléctrica fija.
• Categoría III (Armarios, Canalizaciones): Se aplica a los equipos y materiales que forman parte de la instalación eléctrica fija y a otros equipos que requieren un alto nivel de fiabilidad.
• Categoría IV (Contadores de Energía): Se aplica a los equipos y materiales que se conectan en el origen o muy próximos al origen de la instalación, aguas arriba del cuarto de distribución.

Instalaciones de Puesta a Tierra

Se establece con el objetivo de limitar la tensión que, con respecto a tierra, pueden presentar las masas metálicas. La puesta a tierra es la unión de una parte del circuito o de una parte conductora con un electrodo enterrado en el suelo. La resistencia de una toma de tierra es directamente proporcional a la resistividad del terreno e inversamente proporcional a la longitud del electrodo.

Partes Típicas de la Instalación de Puesta a Tierra

• Conductores de Protección: Unen eléctricamente la masa de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la protección contra contactos indirectos.
• Conductores de Tierra: Enlazan el borne principal de tierra con el electrodo de puesta a tierra.
• Conductor de Unión Equipotencial Principal: Conecta las canalizaciones metálicas con el borne principal de tierra.
• Conductor Equipotencial Suplementario: Une masas entre sí o masas y elementos conductores.
• Borne Principal de Tierra: Une los conductores de tierra, los de protección, los equipotenciales, etc.

Cálculo de los Sistemas de Puesta a Tierra en Edificios

En España, el esquema TT (neutro del centro de transformación a tierra y masas de receptores a tierra) es obligatorio para la distribución pública de energía eléctrica. Por lo tanto, todos los receptores de instalaciones sin centro de transformación propio deben conectar las masas de su instalación a tierra obligatoriamente. La máxima tensión que puede aparecer en las masas de los receptores cuando ha habido un defecto a tierra será el producto entre la máxima intensidad de defecto sin que actúe el diferencial y la resistencia de tierra.

Resistividad del Terreno

El terreno tiene diferente resistividad. Cuando una corriente circula por el terreno, la sección de paso puede ser tan grande que, a pesar de que la resistividad sea elevada, la resistencia puede llegar a ser despreciable. Esto no sucede en el electrodo, donde la superficie de contacto es menor.

Puesta a Tierra en Edificios

Todas las masas metálicas del edificio deben estar conectadas. Las canalizaciones de agua, gas y calefacción no deben ser usadas como tomas de tierra.

Electrodos y Anillos de Puesta a Tierra

Deben tener un anillo cerrado de cobre que cubra el perímetro del edificio en los cimientos, enterrado como mínimo a 0.5 metros y con una sección de 35 mm².

Bornes o Puntos de Puesta a Tierra

En ellos se conectarán los conductores de protección de las masas metálicas. En edificios nuevos, la puesta a tierra se situará en el local de centralización de contadores, en la base de la estructura metálica de los ascensores y en la caja general de protección (CGP).

Paso de Corriente por el Terreno

La corriente pasa por el terreno y, al alejarnos, disminuye la tensión. La diferencia de tensión entre dos puntos de la superficie se denomina "tensión de paso", pues es la que puede quedar aplicada entre dos puntos de la superficie. La "tensión de contacto" es la diferencia de tensión que puede resultar aplicada entre los dos pies juntos sobre el terreno y otro punto del cuerpo humano (mano).

Separación entre la Tierra de las Masas del Centro de Transformación y la Tierra del Neutro del Centro de Transformación

Si el neutro del centro de transformación está conectado a la tierra de las masas del centro de transformación, cuando se produce un defecto a tierra en el lado de alta tensión, aparece en el neutro del centro de transformación la tensión Ud, por lo que las fases estarán sobrecargadas. La tensión de defecto en el transformador no debe ser superior a 1000 V para no dañar la línea.

Separación entre Masas del Centro de Transformación y las de Baja Tensión

Debe ser de 15 metros, con una tensión no superior a 50 V.