Por qu el sistema IT es a menudo la mejor opcin para cualquier tipo de instalacin elctrica?

Comencemos con una declaracin clara:

El sistema IT (sistema no aterrizado) es un tipo de sistema utilizado con poca frecuencia en comparacin con el TN o TT (sistema aterrizado) pero a menudo podra ser la mejor alternativa.

As que por qu en la prctica no es un sistema demasiado utilizado? La respuesta es probable-mente: hbito, comodidad o desconocimiento. Muchos proyectistas elctricos no estn familiariza-dos con el sistema IT o de neutro aislado. El tiem-po que se le dedica en universidades y centros de formacin es escaso y probablemente super cial. Como consecuencia Los sistema de puesta a tierra por lo tanto, se ha convertido en el ms extendido. El sistema IT se utiliza con poca frecuencia y slo cuando sus ventajas son esenciales, por ejemplo, en quirfanos y salas de cuidados intensivos, o en sistemas de sealizacin ferroviaria. Por qu? Porque estamos hablando de vidas humanas y/o de sistemas donde un fallo en la continuidad del suministro generara una situacin muy peligrosa. Pero no deberan ser estos dos criterios siempre una preocupacin en nuestros sistemas de sumi-nistro de energa?

Echemos un vistazo pues de forma objetiva a las ventajas y desventajas del sistema IT:

PRIMERA VENTAJA: intrnsecamente seguro pequea diferencia, gran impactoEl sistema IT se diferencia principalmente del TN o TT en la conexin elctrica entre la tierra y centro de la estrella del transformador que alimenta el sis-tema. Esta conexin est presente en sistemas ate-rrizados, mientras que en los sistemas no aterriza-dos no lo est. Como alternativa a un transformador de alimentacin, un sistema IT puede tener tambin otra tipo de fuente de alimentacin, por ejemplo, una batera 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 est distribuido. En resumen

dispositivo de control de aislamiento ISOMETER iso685. No hace falta decir que todo defecto de ais-lamiento debe ser corregido con prontitud para man-tener el sistema seguro, incluso en los sistemas IT.

SEGUNDA VENTAJA: localizacin de averas

Es posible localizar los fallos de aislamiento en sistemas con o sin energa de reposo mediante los llamados sistemas de localizacin de fallos de aislamiento (IFLS).

Estos son o bien dispositivos instalados de forma permanente o bien de tipo porttil, los cuales estaran disponibles para este propsito. La loca-lizacin de la falla en principio tambin es posible para sistemas aterrizados utilizando la tecnologa de monitorizacin de corriente residual (RCM). Sin embargo existe la restriccin de que esta tecnolo-ga slo funciona en sistemas energizados y, a dife-rencia del sistema IT, est limitada a los defectos de aislamiento asimtricos.

TERCERA VENTAJA: no hay cortes de energa no deseados

Como se dijo anteriormente, el sistema IT es intrn-secamente seguro. Esto signi ca, 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 energa. Esta es tambin la razn por la que los sistemas IT se implementan, por ejemplo, en las unidades de cui-dados 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 acepta-ble la interrupcin del suministro elctrico, ya que esta tendra consecuencias graves o hara que los altos costos -en industrias de procesos continuo, en data centers, en la automatizacin y, en principio, en cualquier instalacin. Los circuitos de control de todo tipo son tambin particularmente impor-tantes. El control de los defectos de aislamiento en circuitos de control -por ejemplo en una subesta-cin o en una estacin de energa nuclear- puede

y a modo de ejemplo, en un sistema a 230VAC no aterrizado hay dos conductores activos en lugar del clsico fase y neutro.

Cul es entonces la gran diferencia si solo existe esa pequea diferencia en la implementacin 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 con gurado. Por qu? Debido a que una corriente slo podra uir 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 pjaro que se sita sobre un cable de tendido elctrico de alta tensin, nada le ocurre, est seguro. Qu ocurrira en el sistema aterrizado? En este caso tendramos un circuito cerrado que, hasta cierto punto, est a la espera de las corrientes de falla. Si en este caso una persona toca un con-ductor bajo tensin, una corriente de defecto uye inmediatamente a travs de la persona debido a la conexin de baja impedancia al transformador de alimentacin.

Esta situacin sera peligrosa sin equipos de pro-teccin funcionales. Este circuito est protegido mediante fusibles e interruptores diferenciales (tam-bin llamados RCDs) de tal manera que, en el caso de un fallo, el apagado se produce con la su ciente rapidez para que la persona no resulte seriamente daada. Para asegurarse de que esta proteccin funciona correctamente, el equipo de proteccin debe comprobarse regularmente. Por ejemplo, la funcionalidad de los RCD en las instalaciones elc-tricas debe ser testeada cada seis meses, tambin en los hogares. Pero con qu frecuencia se realiza realmente ese test?

El sistema IT ofrece una proteccin intrnseca e integral contra los voltajes de contacto. La nica excepcin a esta a rmacin son los sistemas AC con capacidades de derivacin muy altas y cargas asimtricas. Como posible solucin en estos casos tendramos, en primer lugar, divisin en subsistemas ms pequeos y, en segundo lugar, la medicin de la capacitancia y el clculo de la corriente mxima que podra afectar a una persona en el caso de aparicin de corrientes de falla, lo cual es posible con el nuevo

tener graves consecuencias. Basndonos en la informacin proporcionada por el dispositivo de monitorizacin de aislamiento es posible plani car 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.

CUARTA VENTAJA: deteccin temprana de la degradacin

Una ventaja clave adicional es que la degradacin en el nivel de aislamiento puede ser detectado inmedia-tamente. En un sistema aterrizado las corrientes de falla se pueden resolver en el rango de miliamperios de un dgito usando una so sticada tecnologa de monitoreo de la corriente residual (RCM)- pero no se puede ir ms all. Esto signi ca que dicha deteccin del deterioro del aislamiento sera por debajo de 40 k, a una la tensin de red de 400V y una resolucin de 10 mA, si fuera posible seleccionar slo la parte hmica de la corriente residual.

En un sistema IT un valor de aislamiento de 40 k corresponde al valor de la primera respuesta reco-mendada. Es posible medir en un rango de megao-hmios -y tambin por encima de esta unidad- en el sistema IT, lo cual signi ca un factor de al menos 1000 en comparacin con el sistema aterrizado.

En consecuencia, los deterioros en el aislamiento pueden ser medidos y solventados muy pronto.

QUINTA VENTAJA:

deteccin de fallas simtricas En un sistema IT, es posible detectar fallos sim-tricos utilizando un dispositivo de control de aisla-miento de medicin activa segn IEC 61557-8. Las fallas simtricas son deterioros en el aislamiento de un orden de magnitud similar en todos los con-ductores de fase. Tales fallas no son inusuales. Por ejemplo, las el aislamiento en instalaciones foto-voltaicas a menudo se deterioran en grado similar tanto en el lado positivo como en el negativo.

SEXTA VENTAJA:

mediciones en sistemas de DC

RCDs (rels diferenciales) para sistemas DC puros tales como sistemas de alimentacin de bateras no estn disponibles actualmente. Las posibles opcio-nes son o bien los dispositivos de monitorizacin de corriente residual (RCM) con una tensin de alimentacin de corriente continua o la vigilancia de aislamiento y su aplicacin como un sistema IT. En los sistemas DC el ISOMETER iso685 tambin ofrece la ventaja de que indica si el fallo est en el lado positivo o negativo.

SEPTIMA VENTAJA: medicin en sistemas AC con componentes DC

Si en sistemas AC hay sistemas de bateras, inverso-res, fuentes de alimentacin conmutadas, etc., podra haber tambin 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 ins-talaciones con sistemas aterrizados slo es posible utilizar los RCD de tipo B, o debe garantizarse de alguna forma que el sistema corta la energa si apa-recen corrientes de falla en DC por encima de 6 mA.

Una alternativa adecuada es operar la instalacin como un sistema no aterrizado y monitorizarla usan-do un dispositivo de control de aislamiento.

OCTAVA VENTAJA: monitorizacin of ine

Como ya explicado los vigilantes de aislamiento segn IEC 61557-8 miden de forma activa en los sistemas IT, pero adems pueden controlar el aislamiento en sistemas sin energa, 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

ISOMETER iso685

UNDCIMA VENTAJA:

visin a largo plazo Los modelos de ISOMETER iso685 e iso1685 son capaces de grabar la fecha y la hora de los defectos de aislamiento, junto con otros par-metros del sistema, durante muchos aos. Junto con otras informaciones registradas del sistema, esta funcionalidad permite el anlisis predictivo de fallos basada en eventos y hace que sea ms fcil encontrar y corregir los fallos que se produ-cen de tiempo en tiempo; por tanto esto mejora la informacin disponible para la toma de decisiones sobre inversiones futuras. El acceso a estos datos se llevar a cabo en el propio dispositivo o a travs de Ethernet.

DUODCIMA VENTAJA: trabajo seguro de cargas no lineales, ms espec -camente en inversores de frecuenciaHoy en da los sistemas contienen cada vez menos cargas (hmicas) lineales. La lmpara incandescen-te se ha sustituido por lmparas de bajo consumo o LED, los ordenadores y la televisin estn conecta-dos al sistema a travs de fuentes de alimentacin conmutadas, la lavadora contiene un inversor, los convertidores de frecuencia se utilizan en un gran nmero de motores en entornos industriales.

Un vigilante de aislamiento puede supervisar al 100% instalaciones donde todos estos elementos descritos estn 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 dao a los elementos inductivos, o a los generadores de alimentacin, o a los transformadores debido a corrientes DC, y los subsiguientes efectos de satura-cin en los ncleos de hierro, no pueden ocurrir. El ISOMETER iso685 ha sido desarrollado para moni-torizar sistemas con convertidores de frecuencia y hace posible vincular los parmetros del sistema para apagar los inversores de forma automtica en caso de un estado crtico 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.

extincin de incendios a bordo de barcos, para los sis-temas de refrigeracin redundantes centrales nucleares. De este modo y siguiendo con los ejemplo- sera posi-ble detectar un defecto de aislamiento en un sistema de calefaccin 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 monitori-zamos el aislamiento de esta forma, el fallo de dem solo aparecer cuando se utilice el sistema en invierno.

NOVENA VENTAJA: no dejar espacios sin control entre los test peridicos

Los vigilantes de aislamiento supervisan continua-mente en los sistemas el valor de aislamiento. Por el contrario, durante las pruebas peridicas de los RCD (prueba BGV A3) slo se mide el estado ins-tantneo del aislamiento. Este estado puede dete-riorarse dramticamente inmediatamente despus de la prueba y pasar desapercibidos por un largo tiempo. Esta ventaja tambin est presente en siste-mas aterrizados mediante la monitorizacin en tiem-po real de la corriente residual (tecnologa RCM).

DCIMA VENTAJA:

prevencin de incendios Los fallos de aislamiento en instalaciones elctricas son la causa ms comn de incendios. La probabi-lidad de incendio en el sistema IT es mucho menor. Esto es as porque en primer lugar, los fallos de aisla-miento se pueden detectar y recti car 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 uir una corriente lo su cientemente grande como para causar un incendio en caso de fallos de aislamiento. Esto estara restringido a sistemas que no tienen una excesiva capacidad de derivacin.

ISOMETER iso1685

CONCLUSIN:

El sistema IT o aislado tiene muchas ventajas sobre los sistemas aterrizados, y es adecuado no slo para las altas exigencias de los quirfanos o de las centra-les nucleares, lo es prcticamente para cualquier ins-talacin. Lamentablemente, en muchos casos hoy en da este sistema no se tiene en consideracin, a pesar de que sera la mejor opcin. La ltima generacin de soluciones de control de aislamiento ofrece muchas ventajas econmicas y tcnicas que bene cian a los usuarios e instalaciones. En ocasiones los costos para el dispositivo de control de aislamiento se utili-zan como un argumento en contra del sistema IT, sin embargo, es al contrario: en vista de las ventajas enu-meradas anteriormente y sus bene cios econmicos, su utilizacin de forma genrica siempre vale la pena!

DECIMOTERCERA VENTAJA:

no hay corrientes parsitas Las corrientes parsitas suelen causar problemas en los sistemas de puesta a tierra. Nos referimos a las corrientes que no uyen a travs del conductor L, N y PE, pero que encuentran otros caminos por los que circulan. Estas corrientes parasitas son causa de corrosin y oxidacin en tuberas, sistemas de proteccin contra rayos, roda-mientos mecnicos y cualquier otro componente con-ductor en las instalaciones. Tambin pueden dar lugar a la destruccin del apantallamiento de los cables de seal e incluso un incendio; como consecuencia de la interfe-rencia de campos magnticos puede ocurrir que cause incidencias en los sistemas de comunicacin.

En cambio en los sistemas no aterrizados, como el cami-no de retorno al punto neutro del transformador no existe, dichas corrientes parsitas no pueden propagarse.

DECIMOCUARTA VENTAJA: mayor estabilidad en el caso de los transitorios

Segn la IEC 62109-1:2010 se describe la posibilidad de reducir la categora de sobretensin de CAT IV a CAT III por medio de algn sistema de aislamiento, utilizando para esto transformadores de aislamiento, optoacoplado-res o algn otro aislamiento elctrico similar, ya que los transientes no causan las altas corrientes que pueden aparecer en los sistemas aterrizados. La consecuencia prctica es que los elementos o cargas elctricas de los sistemas IT estn menos sometidos a los picos de voltaje, y como resultado tienen una vida til ms larga.

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 derivacin (capacitancia). Es recomendado dividir los sistemas IT muy grandes en subsistemas separados ms pequeos utilizando transfor-madores de aislamiento, lo cual puede provocar costos adi-cionales y prdidas de energa que, no obstante suelen ser insigni cantes. La divisin en subsistemas elctricamente aislados presenta ventajas, tales como el efecto de ltrado en relacin a las interferencias o la posibilidad de garantizar el voltaje adecuado suministrado a las cargas. Finalmente, lo que de nimos como un gran sistema debe ser evaluado caso por caso y depende de los parmetros del sistema. Por ejemplo, los sistemas fotovoltaicos ms grandes del mundo pueden ser monitorizaos de forma integral por un

nico ISOMETER de tipo isoPV. Esto signi ca que a un solo ISOMETER no se le escapa un conector defectuoso, un cable daado o unos mdulos fotovol-taicos daados, a pesar de que esta instalacin puede tener el tamao de diez campos de ftbol o ms.

SEGUNDA DESVENTAJA: aumento de tensin en caso de fallos de aislamientoEn un sistema IT con fallos de aislamiento en un conductor, las tensiones lnea a lnea en los otros conductores aumentan en relacin 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 relacin con el potencial de tierra a aproximadamente 400V. Por lo tanto los componentes del sistema en el que el potencial en relacin a la tierra es un problema, en especial los Y-capacitors (condensadores supresin EMI) y los limitadores de sobretensin, deberan por tanto ser seleccionados para soportar dicha tensin nominal mxima. De todas formas, este incremento de tensin puede evitarse cuando el lado secundario del transformador est conectado en modo Delta.

Dr. Dirk Pieler, CEO Bender

ISOMETER isoPV

Acoplador AGH-PV-3