El neutro de la calle no es tu tierra: qué dice la AEA sobre las redes TN y el factor F

Casi todos los electricistas escuchamos alguna vez la frase "el neutro está a tierra, así que es lo mismo". En la red de la calle, el neutro está efectivamente conectado a tierra, y no en un solo punto: en el centro de transformación y en varias jabalinas a lo largo del recorrido. Pero "conectado a tierra" no quiere decir "a cero volts siempre". Ante una falla, ese neutro puede tomar tensiones respecto de la tierra que pisamos.

En esta nota explicamos qué plantea, con palabras de obra, y qué consecuencias tiene para quien instala en una vivienda.

Dos mundos: la red de la distribuidora y la instalación de la casa

Conviene separar dos cosas que muchas veces se mezclan.

La red de baja tensión de la distribuidora (la que sale del centro de transformación y recorre la cuadra) trabaja con gestión de neutro TN. El neutro de esa red se conecta a tierra en el transformador, con un electrodo profundo, y se refuerza con jabalinas a lo largo del recorrido. Por eso se dice que el neutro está "múltiplemente conectado a tierra".

La instalación de la vivienda alimentada desde la red pública trabaja, según la reglamentación AEA 90364, con esquema TT. Eso quiere decir que las masas de la casa (carcasas metálicas, tomas con tierra, tablero) se conectan a una puesta a tierra propia, la jabalina de la vivienda, por medio del conductor de protección (PE, verde-amarillo). El neutro llega desde la red, pero no se usa como tierra de protección.

El estudio de la AEA trata el primer mundo, la red de la distribuidora. Pero entenderlo explica muy bien las reglas del segundo.

Qué es el "incremento del potencial de tierra"

Cuando una fase hace contacto con tierra en la red (un cable que se corta, una falla en un equipo), circula una corriente de falla. Esa corriente encuentra en su camino la puesta a tierra de la red, que tiene una impedancia. El producto de las dos es el incremento del potencial de tierra, que el estudio llama UE:

UE = IE × ZE

donde IE es la corriente de falla que se drena a tierra y ZE es la impedancia del sistema de puesta a tierra.

Dicho simple: durante la falla, todo lo que está conectado a esa puesta a tierra, incluido el neutro de la red, sube de potencial respecto de la tierra "lejana". Si una persona toca algo conectado a ese sistema mientras está parada en el piso, queda sometida a una parte de esa tensión: la tensión de contacto.

El límite: 85 V durante 5 segundos

Para fijar cuánto es aceptable, el estudio toma como referencia la norma europea EN 50522:2022 (puesta a tierra en instalaciones de más de 1 kV). Para fallas que se despejan en no más de 5 segundos, la tensión de contacto admisible que toma el estudio es de 85 V.

La norma admite que, en redes TN, el incremento del potencial de tierra UE supere esa tensión de contacto en un factor F:

UE ≤ F × UTp

donde UTp es la tensión de contacto admisible (85 V para 5 s) y F es el factor que reconoce que una persona no queda expuesta a toda la UE, porque el neutro está conectado a tierra en muchos puntos y porque el calzado y el piso agregan resistencia en el camino de la corriente.

El problema que señala el estudio es que la norma no da un valor preciso de F: dice que el valor típico es 2, que puede llegar hasta 5 según el suelo y las conexiones del neutro, y que vale 1 si el neutro sólo está conectado a la puesta a tierra de alta tensión. Por eso el trabajo propone criterios para asignarle valores ciertos.

Los valores de F que propone el estudio

El estudio ordena los casos así:

F tendiendo a infinito: cuando la red forma parte de un "sistema de puesta a tierra global". Es el caso de un centro de transformación que alimenta el centro de una ciudad o un área densamente construida, rodeado de edificios con sus propias puestas a tierra interconectadas por las vainas de los cables y los conductores PEN. Con tantas conexiones, la impedancia de tierra tiende a cero y se considera que la tensión de contacto nunca supera el límite.

F = 2: cuando no se cumple lo anterior. Es el valor por defecto.

F = 4: cuando se aplican las medidas especiales del Anexo E de la EN 50522. El estudio no lo recomienda para diseñar redes de BT, porque esas medidas están pensadas para subestaciones de alta y media tensión y son muy difíciles de cumplir en baja tensión.

F = 5: cuando la red de BT tiene gestión TN con electrodo profundo en el centro de transformación y jabalinas de refuerzo a lo largo del recorrido del neutro.

La lectura práctica: cuantas más conexiones a tierra tiene el neutro de la red, y más "mallada" está la zona, más incremento de potencial se tolera sin que la tensión de contacto sea peligrosa.

El método para verificar la tensión de contacto

Más allá de los valores de F, el estudio propone un método para comprobar directamente que la tensión de contacto efectiva (UT) no supere los 85 V. Usa sólo tres datos de la red:

• La corriente de cortocircuito monofásico a tierra (Ik1"), calculada según AEA-IEC 60909-0. Tiene que ser suficiente para que la protección despeje la falla en 5 segundos o menos.
• La resistencia de puesta a tierra del neutro de la red (RPAT), que combina el electrodo del centro de transformación con todas las jabalinas de refuerzo del recorrido, en paralelo.
• La resistividad de la superficie donde se apoya la persona (ρS).

El método considera que toda la corriente de falla vuelve por el neutro, sin factores de reducción. Es la condición más exigente.

La persona se modela como una cadena de resistencias en serie: el cuerpo, el calzado y el piso. Esa cadena queda en paralelo con la puesta a tierra de la red. Con los valores que adopta el estudio:

• Cuerpo humano, trayecto mano–ambos pies: 918,75 Ω. Sale de 1.225 Ω (impedancia para 225 V que no supera el 50 % de la población, según AEA 90479-1) por un factor de cuerpo de 0,75.
• Calzado gastado y húmedo: 1.000 Ω.
• Piso: 1,5 × ρS (en Ω, con ρS en Ω·m).

Con eso, la tensión de contacto queda:

UT = Ik1" × 918,75 / [1 + (1.918,75 + 1,5 × ρS) / RPAT] ≤ 85 V

Un ejemplo para dimensionar

Hagamos la cuenta con números redondos, sólo para entender el orden de magnitud. Supongamos una corriente de falla a tierra de 1.000 A y un piso de tierra común, con ρS = 100 Ω·m.

• Con RPAT = 2 Ω, el potencial de tierra sube 2.000 V y la tensión de contacto da unos 887 V. No cumple.
• Con RPAT = 1 Ω, sube 1.000 V y la tensión de contacto da unos 444 V. No cumple.
• Con RPAT = 0,5 Ω, sube 500 V y la tensión de contacto da unos 222 V. Tampoco cumple.
• Para quedar en 85 V hace falta RPAT ≤ 0,19 Ω.

Dos conclusiones salen de este ejemplo:

• La tensión de contacto es bastante menor que el incremento del potencial: en estos casos, alrededor del 44 %. El calzado y el piso se llevan el resto. Es exactamente la idea detrás del factor F.
• Valores tan bajos de resistencia sólo se logran conectando el neutro a tierra en muchos puntos (jabalinas en paralelo a lo largo de la red) o formando parte de un sistema de tierra global. Por eso las distribuidoras refuerzan la puesta a tierra del neutro en todo el recorrido.

Si el piso es más resistivo, el margen mejora. Con ρS = 1.000 Ω·m, alcanza con RPAT ≤ 0,32 Ω; con 3.000 Ω·m (un piso seco de piedra o asfalto), con RPAT ≤ 0,59 Ω.

Qué significa esto para el electricista que instala en una vivienda

El estudio no habla de la instalación de la casa, pero deja varias enseñanzas directas:

• El neutro de la red puede tener tensión respecto de tierra. Durante una falla en la red, el neutro y todo lo conectado a la puesta a tierra de la distribuidora suben de potencial. Puede ser por pocos segundos, pero puede ser de cientos de volts.

• Por eso el neutro no se usa como tierra en la vivienda. En el esquema TT, las masas se conectan al PE y a la jabalina propia de la casa. Si unís el PE al neutro (el clásico "puente" en el toma o en el tablero), las carcasas de los artefactos quedan conectadas al neutro de la red. Cualquier subida de potencial de ese neutro aparece en la heladera, el lavarropas o la ducha eléctrica.

• La tierra de la casa tiene que ser independiente de la de la red. La AEA 90364-7-770 pide que la toma de tierra de protección de la vivienda esté dentro del inmueble y sea eléctricamente independiente de la tierra de servicio de la distribuidora. Para eso tiene que quedar a más de 10 veces el radio equivalente de su electrodo, medido desde la toma de servicio más cercana: entre unos 3 m (jabalina de 1,5 m) y unos 10 m (jabalina de 6 m). Si las dos tierras quedan muy cerca, la subida de potencial de la red "se contagia" a la casa.

• La jabalina que algunas distribuidoras piden unir al neutro en la entrada no es tu tierra. La 770 aclara que es un refuerzo de la tierra de servicio, no la tierra de protección de la vivienda.

• La jabalina propia y el diferencial de 30 mA son la protección. En TT, la falla de un artefacto de la casa hace circular corriente por el PE y la jabalina, y el diferencial corta. Esa protección no depende de cómo esté la puesta a tierra de la distribuidora.

• Medir la puesta a tierra de la casa no es un trámite. La 770 (edición 2017) fija un máximo de 40 Ω para la toma de protección, medida con telurímetro y desconectada de la instalación. Una jabalina bien instalada y medida, con el PE continuo hasta cada toma y cada masa (2,5 mm² como mínimo, y el cable de puesta a tierra 4 mm² como mínimo), es lo que hace que el diferencial cumpla su función.

• El neutro tampoco es "un cable más". Un neutro cortado en la red o en la instalación puede dejar tensiones peligrosas en lugares inesperados. Ajustá bien los bornes del neutro en el tablero y no lo protejas con fusibles ni lo cortes sin cortar también la fase.

Errores que vemos seguido en obra

• Puentear el borne de tierra del toma con el neutro porque "no hay jabalina". Es peligroso y está prohibido: convierte cualquier problema del neutro en tensión sobre las masas.
• Usar la cañería de agua o de gas como tierra. Hoy esas cañerías suelen ser plásticas o tener tramos plásticos, y además no es una puesta a tierra reglamentaria.
• Poner la jabalina y no medirla. Sin medición no se sabe si la resistencia es aceptable.
• Instalar el diferencial pero dejar masas sin PE. El diferencial actúa cuando la corriente de fuga tiene por dónde volver a tierra; una masa sin PE puede quedar con tensión hasta que alguien la toque.

En resumen

• La red de la distribuidora trabaja en TN, con el neutro conectado a tierra en muchos puntos.
• Durante una falla, ese neutro puede subir de potencial. El estudio de la AEA fija cómo verificar que la tensión de contacto no supere 85 V durante 5 segundos, y qué factor F se puede admitir según cómo esté puesta a tierra la red.
• En la vivienda alimentada desde la red pública, la AEA 90364 pide esquema TT: jabalina propia, PE verde-amarillo hasta cada masa y diferencial de 30 mA. El neutro de la calle no reemplaza nada de eso.

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Referencias

• Semerdjian, J. R. "Análisis del factor F de incremento del potencial de tierra en redes de BT con gestión de neutro TN múltiplemente conectado a tierra". Asociación Electrotécnica Argentina, versión 1.0, agosto de 2023. https://aea.org.ar/pdfviewer/estudio-factor-f/
• EN 50522:2022. Puesta a tierra en instalaciones eléctricas de tensión superior a 1 kV en corriente alterna.
• AEA 90479-1:2020. Efectos del paso de la corriente eléctrica por el cuerpo humano y por los animales domésticos y de cría. Parte 1: Aspectos generales.
• AEA 90364-7-770, edición 2017. Viviendas unifamiliares hasta 63 A (esquema TT, 770.3.2; puesta a tierra y PE, 770.14.4; medición, 770.19.5.3).

Nota: el ejemplo de cálculo es propio de EGC con la fórmula del estudio, para mostrar órdenes de magnitud. No reemplazan el cálculo de una red real.