¿Por qué el sistema IT es a menudo la mejor opción para cualquier

¿Por qué el sistema IT es a menudo la mejor opción
para cualquier tipo de instalación eléctrica?
Comencemos con una declaración clara:
El sistema IT (“sistema no aterrizado”) es un tipo de sistema utilizado con poca
frecuencia en comparación con el TN o TT (“sistema aterrizado”) – pero a menudo
podría ser la mejor alternativa.
Así que ¿por qué en la práctica no es un sistema
demasiado utilizado? La respuesta es probablemente: hábito, comodidad o desconocimiento.
Muchos proyectistas eléctricos no están familiarizados con el sistema IT o de neutro aislado. El tiempo que se le dedica en universidades y centros de
formación es escaso y probablemente superficial.
Como consecuencia Los sistema de puesta a tierra
por lo tanto, se ha convertido en el más extendido.
El sistema IT se utiliza con poca frecuencia y sólo
cuando sus ventajas son esenciales, por ejemplo,
en quirófanos y salas de cuidados intensivos, o
en sistemas de señalización ferroviaria. ¿Por qué?
Porque estamos hablando de vidas humanas y/o
de sistemas donde un fallo en la continuidad del
suministro generaría una situación muy peligrosa.
¿Pero no deberían ser estos dos criterios siempre
una preocupación en nuestros sistemas de suministro de energía?
Echemos un vistazo pues de forma objetiva a las
ventajas y desventajas del sistema IT:
PRIMERA VENTAJA: intrínsecamente
seguro – pequeña diferencia, gran
impacto
El sistema IT se diferencia principalmente del TN o
TT en la conexión eléctrica entre la tierra y centro
de la estrella del transformador que alimenta el sistema. Esta conexión está presente en sistemas aterrizados, mientras que en los sistemas no aterrizados no lo está. Como alternativa a un transformador
de alimentación, un sistema IT puede tener también
otra tipo de fuente de alimentación, por ejemplo,
una batería DC. En los sistemas no aterrizados
todos los polos son conductores activos, por tanto
deben estar protegidos. El mismo criterio aplica
para el conductor N, si está distribuido. En resumen
y a modo de ejemplo, en un sistema a 230VAC no
aterrizado hay dos conductores activos en lugar del
clásico “fase y neutro”.
¿Cuál es entonces la gran diferencia si solo existe
esa pequeña diferencia en la implementación de un
sistema IT?
Si se toca un conductor activo no aislado o una
envolvente conductiva de una carga, NADA sucede
con un sistema no aterrizado bien configurado.
¿Por qué? Debido a que una corriente sólo podría
fluir en un circuito, y en este caso el circuito no se
ha cerrado puesto que el centro de la estrella del
transformador no se ha conectado a tierra. Es como
en el ejemplo del pájaro que se sitúa sobre un cable
de tendido eléctrico de alta tensión, nada le ocurre,
está seguro. ¿Qué ocurriría en el sistema aterrizado?
En este caso tendríamos un circuito cerrado que,
hasta cierto punto, está a la espera de las corrientes
de falla. Si en este caso una persona toca un conductor bajo tensión, una corriente de defecto fluye
inmediatamente a través de la persona debido a la
conexión de baja impedancia al transformador de
alimentación.
dispositivo de control de aislamiento ISOMETER®
iso685. No hace falta decir que todo defecto de aislamiento debe ser corregido con prontitud para mantener el sistema seguro, incluso en los sistemas IT.
SEGUNDA VENTAJA:
localización de averías
Es posible localizar los fallos de aislamiento en
sistemas con o sin energía de reposo mediante
los llamados sistemas de localización de fallos de
aislamiento (IFLS).
Estos son o bien dispositivos instalados de forma
permanente o bien de tipo portátil, los cuales
estarían disponibles para este propósito. La localización de la falla en principio también es posible
para sistemas aterrizados utilizando la tecnología
de monitorización de corriente residual (RCM). Sin
embargo existe la restricción de que esta tecnología sólo funciona en sistemas energizados y, a diferencia del sistema IT, está limitada a los defectos de
aislamiento asimétricos.
TERCERA VENTAJA: no hay cortes
Esta situación sería peligrosa sin equipos de protección funcionales. Este circuito está protegido
mediante fusibles e interruptores diferenciales (también llamados RCD’s) de tal manera que, en el caso
de un fallo, el apagado se produce con la suficiente
rapidez para que la persona no resulte seriamente
dañada. Para asegurarse de que esta protección
funciona correctamente, el equipo de protección
debe comprobarse regularmente. Por ejemplo, la
funcionalidad de los RCD en las instalaciones eléctricas debe ser testeada cada seis meses, también
en los hogares. ¿Pero con qué frecuencia se realiza
realmente ese test?
El sistema IT ofrece una protección intrínseca e
integral contra los voltajes de contacto. La única
excepción a esta afirmación son los sistemas AC
con capacidades de derivación muy altas y cargas
asimétricas. Como posible solución en estos casos
tendríamos, en primer lugar, división en subsistemas
más pequeños y, en segundo lugar, la medición de la
capacitancia y el cálculo de la corriente máxima que
podría afectar a una persona en el caso de aparición
de corrientes de falla, lo cual es posible con el nuevo
de energía no deseados
Como se dijo anteriormente, el sistema IT es intrínsecamente seguro. Esto significa, casi como un
efecto secundario, que en el caso de un fallo de
aislamiento -incluso si hay un defecto a tierra- no
es necesario realizar un corte de energía. Esta
es también la razón por la que los sistemas IT se
implementan, por ejemplo, en las unidades de cuidados intensivos. En este tipo de recintos, en caso
de fallos de aislamiento, el funcionamiento de los
equipos de soporte vital al paciente es mantenido
energizado. El sistema IT es, en general, adecuado
para todas las aplicaciones en las que las paradas
son indeseables, o en otras palabras, no es aceptable la interrupción del suministro eléctrico, ya que
esta tendría consecuencias graves o haría que los
altos costos -en industrias de procesos continuo, en
data centers, en la automatización y, en principio,
en cualquier instalación. Los circuitos de control
de todo tipo son también particularmente importantes. El control de los defectos de aislamiento en
circuitos de control -por ejemplo en una subestación o en una estación de energía nuclear- puede
tener graves consecuencias. Basándonos en la
información proporcionada por el dispositivo de
monitorización de aislamiento es posible planificar
trabajos de servicio y mantenimiento a largo plazo
en los sistema IT y evitar intervenciones urgentes o
paros no programados para solventar dichos fallos
de aislamiento.
ISOMETER® iso685
CUARTA VENTAJA: detección
SEXTA VENTAJA:
temprana de la degradación
mediciones en sistemas de DC
Una ventaja clave adicional es que la degradación en
el nivel de aislamiento puede ser detectado inmediatamente. En un sistema aterrizado las corrientes de
falla se pueden resolver en el rango de miliamperios
de un dígito usando una sofisticada tecnología de
monitoreo de la corriente residual (RCM)- pero no se
puede ir más allá. Esto significa que dicha detección
del deterioro del aislamiento sería por debajo de 40
kΩ, a una la tensión de red de 400V y una resolución
de 10 mA, si fuera posible seleccionar sólo la parte
óhmica de la corriente residual.
RCD’s (relés diferenciales) para sistemas DC puros
tales como sistemas de alimentación de baterías no
están disponibles actualmente. Las posibles opciones son o bien los dispositivos de monitorización
de corriente residual (RCM) con una tensión de
alimentación de corriente continua o la vigilancia
de aislamiento y su aplicación como un sistema IT.
En los sistemas DC el ISOMETER® iso685 también
ofrece la ventaja de que indica si el fallo está en el
lado positivo o negativo.
SEPTIMA VENTAJA: medición en
En un sistema IT un valor de aislamiento de 40 kΩ
corresponde al valor de la primera respuesta recomendada. Es posible medir en un rango de megaohmios -y también por encima de esta unidad- en el
sistema IT, lo cual significa un factor de al menos
1000 en comparación con el sistema aterrizado.
En consecuencia, los deterioros en el aislamiento
pueden ser medidos y solventados muy pronto.
QUINTA VENTAJA:
detección de fallas simétricas
En un sistema IT, es posible detectar fallos simétricos utilizando un dispositivo de control de aislamiento de medición activa según IEC 61557-8. Las
fallas simétricas son deterioros en el aislamiento
de un orden de magnitud similar en todos los conductores de fase. Tales fallas no son inusuales. Por
ejemplo, las el aislamiento en instalaciones fotovoltaicas a menudo se deterioran en grado similar
tanto en el lado positivo como en el negativo.
sistemas AC con componentes DC
Si en sistemas AC hay sistemas de baterías, inversores, fuentes de alimentación conmutadas, etc., podría
haber también corrientes de falla en DC. Los RCD
generalizados son de clase A para sistemas AC no
son adecuados en este caso. En esta clase de instalaciones con sistemas aterrizados sólo es posible
utilizar los RCD de tipo B, o debe garantizarse de
alguna forma que el sistema corta la energía si aparecen corrientes de falla en DC por encima de 6 mA.
Una alternativa adecuada es operar la instalación
como un sistema no aterrizado y monitorizarla usando un dispositivo de control de aislamiento.
OCTAVA VENTAJA:
monitorización offline
Como ya explicado los vigilantes de aislamiento según
IEC 61557-8 miden de forma activa en los sistemas
IT, pero además pueden controlar el aislamiento en
sistemas sin energía, ya sean IT, TT o TN. Este punto es
importante, por ejemplo, para los sistemas calefactores
de cambio de agujas ferroviario, para las bombas de
UNDÉCIMA VENTAJA:
visión a largo plazo
extinción de incendios a bordo de barcos, para los sistemas de refrigeración redundantes centrales nucleares.
De este modo –y siguiendo con los ejemplo- sería posible detectar un defecto de aislamiento en un sistema
de calefacción de un cambio de agujas ferroviario en
verano para que pueda ser reparado a tiempo, esto es
antes de que sea necesario en invierno. Si no monitorizamos el aislamiento de esta forma, el fallo de ídem solo
aparecerá cuando se utilice el sistema en invierno.
NOVENA VENTAJA: no dejar espacios
sin control entre los test periódicos
Los vigilantes de aislamiento supervisan continuamente en los sistemas el valor de aislamiento. Por
el contrario, durante las pruebas periódicas de los
RCD (prueba BGV A3) sólo se mide el estado instantáneo del aislamiento. Este estado puede deteriorarse dramáticamente inmediatamente después
de la prueba y pasar desapercibidos por un largo
tiempo. Esta ventaja también está presente en sistemas aterrizados mediante la monitorización en tiempo real de la corriente residual (tecnología RCM).
DÉCIMA VENTAJA:
prevención de incendios
Los fallos de aislamiento en instalaciones eléctricas
son la causa más común de incendios. La probabilidad de incendio en el sistema IT es mucho menor.
Esto es así porque en primer lugar, los fallos de aislamiento se pueden detectar y rectificar en una etapa
temprana; y en segundo lugar, al no haber camino de
retorno de baja impedancia (al contrario, en sistemas
aislados aumenta la resistencia de puesta a tierra), no
puede fluir una corriente lo suficientemente grande
como para causar un incendio en caso de fallos de
aislamiento. Esto estaría restringido a sistemas que
no tienen una excesiva capacidad de derivación.
ISOMETER® iso1685
Los modelos de ISOMETER® iso685 e iso1685
son capaces de grabar la fecha y la hora de los
defectos de aislamiento, junto con otros parámetros del sistema, durante muchos años. Junto
con otras informaciones registradas del sistema,
esta funcionalidad permite el análisis predictivo
de fallos basada en eventos y hace que sea más
fácil encontrar y corregir los fallos que se producen de tiempo en tiempo; por tanto esto mejora la
información disponible para la toma de decisiones
sobre inversiones futuras. El acceso a estos datos
se llevará a cabo en el propio dispositivo o a través
de Ethernet.
DUODÉCIMA VENTAJA: trabajo seguro
de cargas no lineales, más específicamente en inversores de frecuencia
Hoy en día los sistemas contienen cada vez menos
cargas (óhmicas) lineales. La lámpara incandescente se ha sustituido por lámparas de bajo consumo o
LED, los ordenadores y la televisión están conectados al sistema a través de fuentes de alimentación
conmutadas, la lavadora contiene un inversor, los
convertidores de frecuencia se utilizan en un gran
número de motores en entornos industriales.
Un vigilante de aislamiento puede supervisar al
100% instalaciones donde todos estos elementos
descritos estén presentes y mide correctamente el
valor de aislamiento de todo el sistema. El sistema
IT es particularmente adecuado para su uso con
inversores, ya que por ejemplo, en caso de parecer
un defecto importante de aislamiento en el circuito
de enlace en grandes variadores en un sistema IT, el
daño a los elementos inductivos, o a los generadores
de alimentación, o a los transformadores debido a
corrientes DC, y los subsiguientes efectos de saturación en los núcleos de hierro, no pueden ocurrir. El
ISOMETER® iso685 ha sido desarrollado para monitorizar sistemas con convertidores de frecuencia y
hace posible vincular los parámetros del sistema
para apagar los inversores de forma automática en
caso de un estado crítico del sistema debido a los
fallos de aislamiento. Diferenciar entre dichos fallos
en el circuito de enlace o en el lado del motor en
variadores de frecuencia es posible en el iso685 sin
gasto adicional u otro equipo.
DECIMOTERCERA VENTAJA:
no hay corrientes parásitas
Las corrientes parásitas suelen causar problemas en los
sistemas de puesta a tierra. Nos referimos a las corrientes
que no fluyen a través del conductor L, N y PE, pero que
encuentran otros caminos por los que circulan. Estas
corrientes parasitas son causa de corrosión y oxidación
en tuberías, sistemas de protección contra rayos, rodamientos mecánicos y cualquier otro componente conductor en las instalaciones. También pueden dar lugar a
la destrucción del apantallamiento de los cables de señal
e incluso un incendio; como consecuencia de la interferencia de campos magnéticos puede ocurrir que cause
incidencias en los sistemas de comunicación.
En cambio en los sistemas no aterrizados, como el camino de retorno al punto neutro del transformador no existe,
dichas corrientes parásitas no pueden propagarse.
DECIMOCUARTA VENTAJA:
mayor estabilidad en el caso
de los transitorios
Según la IEC 62109-1:2010 se describe la posibilidad de
reducir la categoría de sobretensión de CAT IV a CAT III
por medio de algún sistema de aislamiento, utilizando
para esto transformadores de aislamiento, optoacopladores o algún otro aislamiento eléctrico similar, ya que los
transientes no causan las altas corrientes que pueden
aparecer en los sistemas aterrizados. La consecuencia
práctica es que los elementos o cargas eléctricas de los
sistemas IT están menos sometidos a los picos de voltaje,
y como resultado tienen una vida útil más larga.
Acoplador AGH-PV-3
ISOMETER® isoPV
único ISOMETER® de tipo isoPV. Esto significa que
a un solo ISOMETER® no se le escapa un conector
defectuoso, un cable dañado o unos módulos fotovoltaicos dañados, a pesar de que esta instalación puede
tener el tamaño de diez campos de fútbol o más.
SEGUNDA DESVENTAJA: aumento
de tensión en caso de fallos de
aislamiento
En un sistema IT con fallos de aislamiento en un
conductor, las tensiones línea a línea en los otros
conductores aumentan en relación con el potencial
de tierra. En el caso de un defecto franco a tierra en
un conductor en el sistema de 230V, las tensiones
en los otros conductores se incrementan en relación
con el potencial de tierra a aproximadamente 400V.
Por lo tanto los componentes del sistema en el que
el potencial en relación a la tierra es un problema, en
especial los Y-capacitors (condensadores supresión
EMI) y los limitadores de sobretensión, deberían por
tanto ser seleccionados para soportar dicha tensión
nominal máxima. De todas formas, este incremento
de tensión puede evitarse cuando el lado secundario
del transformador está conectado en modo Delta.
Dr. Dirk Pieler, CEO Bender
Ahora echemos un vistazo a las desventajas de los
sistemas IT:
PRIMERA DESVENTAJA: Los sistemas IT no
deben ser demasiado grandes
Los sistemas IT muy grandes pueden llegar a ser complejos
y presentar altas capacidades de derivación (capacitancia).
Es recomendado dividir los sistemas IT muy grandes en
subsistemas separados más pequeños utilizando transformadores de aislamiento, lo cual puede provocar costos adicionales y pérdidas de energía que, no obstante suelen ser
insignificantes. La división en subsistemas eléctricamente
aislados presenta ventajas, tales como el efecto de filtrado
en relación a las interferencias o la posibilidad de garantizar
el voltaje adecuado suministrado a las cargas. Finalmente,
lo que definimos como un gran sistema debe ser evaluado
caso por caso y depende de los parámetros del sistema.
Por ejemplo, los sistemas fotovoltaicos más grandes del
mundo pueden ser monitorizaos de forma integral por un
C O N C LU S I Ó N :
El sistema IT o aislado tiene muchas ventajas sobre
los sistemas aterrizados, y es adecuado no sólo para
las altas exigencias de los quirófanos o de las centrales nucleares, lo es prácticamente para cualquier instalación. Lamentablemente, en muchos casos hoy en
día este sistema no se tiene en consideración, a pesar
de que sería la mejor opción. La última generación de
soluciones de control de aislamiento ofrece muchas
ventajas económicas y técnicas que benefician a los
usuarios e instalaciones. En ocasiones los costos
para el dispositivo de control de aislamiento se utilizan como un argumento en contra del sistema IT, sin
embargo, es al contrario: en vista de las ventajas enumeradas anteriormente y sus beneficios económicos,
su utilización de forma genérica siempre vale la pena!