Ventajas del sistema IT

El sistema IT (aislado de tierra) es un esquema de red poco utilizado en comparación con los sistemas TN o TT (puestos a tierra), aunque a menudo sería la mejor alternativa.

¿Por qué se utilizan más las otras alternativas, si son peores?
La respuesta es muy sencilla: por costumbre, comodidad o desconocimiento. El sistema IT no es muy conocido en la práctica. Apenas se estudia en las universidades y los centros de formación. Por este motivo, el sistema con puesta a tierra se ha consolidado como el estándar y su uso se ha extendido. El sistema IT se utiliza en contadas ocasiones y, sobre todo, cuando no se puede renunciar a las ventajas que ofrece. Es el caso, p. ej., de los quirófanos y unidades de cuidados intensivos o los sistemas de señalización ferroviaria. ¿Por qué? Porque en estos ámbitos hablamos de vidas humanas. ¿Acaso los sistemas de suministro de corriente eléctrica no tienen siempre que ver con las vidas humanas?


Ventajas del sistema IT

Seguridad inherente: una pequeña diferencia, un gran resultado

El sistema IT se diferencia del sistema TN o TT principalmente por una conexión eléctrica entre el punto neutro del transformador que alimenta el sistema y la puesta a tierra. Los sistemas con puesta a tierra disponen de esta conexión, a diferencia de los sistemas aislados de tierra.

¿Dónde radica entonces la gran diferencia en el resultado, si la ejecución apenas difiere? Si una persona toca una parte conductora bajo tensión en un sistema intacto aislado de tierra, pasa lo siguiente: ¡NADA! ¿Por qué? Aunque circula corriente, es muy pequeña porque depende de las capacidades de derivación y si la parte conductora está puesta a tierra. ¿Qué ocurre en el sistema puesto a tierra? En este caso, se prevé un circuito de corriente cerrado y se espera a que se produzca un fallo. Si en ese momento una persona toca una parte conductora bajo tensión y el sistema no dispone de un dispositivo de protección de sobreintensidad, la persona recibe una descarga de corriente debido a la conexión de baja impedancia con el transformador de alimentación. Para asegurarse de que la protección funcione en ese momento, debe ser comprobada periódicamente. Pero, ¿con qué frecuencia?

Localización de fallos

Los dispositivos de localización de fallos de aislamiento (IFLS) permiten localizar fallos de aislamiento durante el funcionamiento o los paros.

Para ello, existen dispositivos para instalación estacionaria y dispositivos móviles. En principio, esto también es posible en los sistemas con puesta a tierra, con ayuda de la tecnología de corriente diferencial (RCM), pero con la limitación de que solo funciona en sistemas conectados y, a diferencia de los sistemas IT, está limitado a fallos aislamiento asimétricos.

Sin interrupciones no deseadas del servicio

En el sistema aislado de tierra, no se requiere una desconexión si se produce un fallo de aislamiento, ni siquiera en caso de contacto directo a tierra.

Este es también el motivo de que los sistemas IT sean obligatorios, p. ej., en las unidades de cuidados intensivos. En caso de fallo de aislamiento, no se interrumpe el suministro de los dispositivos médicos de soporte vital. El sistema IT es perfecto para todas aquellas aplicaciones en las que debe evitarse cualquier desconexión por sus graves consecuencias o su elevado costo, sobre todo en la industria de procesos, los centros de cálculo o la automatización. Especial importancia tienen los circuitos de mando de todo tipo. Los fallos de control y las averías de los circuitos de mando, p. ej., en una subestación o central nuclear, pueden tener graves consecuencias. A partir de la información que proporciona el vigilante del aislamiento, pueden planificarse medidas de mantenimiento y reparación a largo plazo en el sistema IT y, así, evitar intervenciones no previstas para resolver averías.

Detección precoz del deterioro

Otra ventaja decisiva es que permite detectar de inmediato el deterioro del nivel de aislamiento.

En un sistema con puesta a tierra, pueden medirse corrientes de fallo de pocos miliamperies mediante sofisticadas tecnologías de medida de corriente diferencial (RCM), pero nada más. Incluso si se pudieran seleccionar solo las componentes resistivas de la corriente diferencial, con una tensión de alimentación de 400 V y una resolución de 10 mA esto significaría una detección del deterioro del nivel de aislamiento por debajo de 40 k.

Detección de fallos simétricos

En un sistema IT, pueden detectarse fallos simétricos con ayuda de un vigilante del aislamiento con medición activa. Los fallos simétricos son deterioros del aislamiento de la misma magnitud en todos los conductores exteriores.

Este tipo de fallos ocurre con frecuencia. Por ejemplo, en los sistemas fotovoltaicos los valores de aislamiento empeoran a menudo por igual en el lado positivo y negativo.

Mediciones en sistemas de CD

Todavía no existen RCD´s para redes de CD puras, como son los sistemas de baterías. En estos casos, pueden utilizarse dispositivos para la vigilancia de la corriente diferencial (RCM) con tensión de alimentación CD o la ejecución como sistema IT con vigilancia del aislamiento.

El ISOMETER® iso685 ofrece la ventaja adicional de indicar si el fallo se encuentra en el lado positivo o negativo en las redes de CD.

Medición en redes de CA mixtas con componentes de CD

Si existen en la red de CA sistemas de baterías, convertidores, fuentes de alimentación conmutadas, etc., pueden producirse corrientes de fallo en DC.

Los RCD de tipo A para redes de CA puras utilizados normalmente, no son adecuados en estos casos. En estas redes puestas a tierra solo deben utilizarse RCD´s del tipo B o deben buscarse otros modos (mediante tecnología RCM) de garantizar que se produzca una desconexión si se detectan corrientes de CD mayores de 6 mA. Una buena alternativa es operar la instalación como red aislada de tierra y controlarla con un vigilante del aislamiento.

Vigilancia offline

Puesto que un vigilante del aislamiento mide de forma activa, también puede monitorizar sistemas IT o TN totalmente desconectados.

Esto es importante, por ejemplo, para calentadores de cambio de vías, bombas contra incendios en embarcaciones o sistemas de refrigeración redundantes en centrales nucleares. De este modo se detecta si, p. ej., un calentador de cambio de vías presenta un fallo de aislamiento (incluso en verano), lo que permite repararlo a tiempo. De lo contrario, solo se detectaría el fallo al conectarlo en invierno porque se produciría una avería inmediata de la instalación justo cuando se la necesita.

Cubriendo los vacíos entre las revisiones periódicas

El vigilante del aislamiento obligatorio en los sistemas IT controla el valor de aislamiento de forma permanente.

Sin embargo, en las revisiones periódicas (prueba BGV A3) solo se registra el estado de aislamiento instantáneo. Este estado puede empeorar drásticamente tras la comprobación y pasar inadvertido durante mucho tiempo. También en sistemas puestos a tierra es posible la vigilancia permanente con el uso adicional de sistemas de vigilancia de la corriente diferencial (tecnología RCM).

Prevención de incendios

Los fallos de aislamiento en las instalaciones eléctricas son la causa más frecuente de incendio. En los sistemas IT, la probabilidad de incendio es muy baja.

En primer lugar, los fallos de aislamiento se pueden detectar y subsanar en cuanto se producen. En segundo lugar, al no haber un circuito de retorno de baja impedancia, si se produce un fallo de aislamiento, la corriente que circula es insuficiente para provocar un incendio. En este caso, también es válida la limitación a sistemas con una capacidad de derivación reducida de la red.

Análisis a largo plazo

Los ISOMETER® iso685 e iso1685 pueden registrar de forma exhaustiva durante años parámetros de red con asignación de fechas y tiempos.

Esto permite, en combinación con otros eventos registrados del sistema, el análisis de fallos basado en eventos y facilita la detección y subsanación de fallos esporádicos además de mejorar la información disponible para la toma de decisiones sobre futuras inversiones. El análisis puede realizarse en el propio dispositivo o vía Ethernet.

Manejo seguro de consumidores no lineales, sobre todo convertidores

Las redes actuales cada vez incluyen menos consumidores lineales (óhmicos). Las bombillas se han sustituido por bombillas de bajo consumo o LED, los computadoras y televisores se conectan a la red mediante fuentes conmutadas, las lavadoras contienen un convertidor de frecuencia y los motores en la industria utilizan un gran número de estos convertidores.

Un vigilante del aislamiento eficaz en el sistema IT no tiene ningún problema con esto y mide correctamente el valor de aislamiento de toda la red. El sistema IT es especialmente apropiado para el uso con convertidores de gran potencia, porque en este sistema no puede producirse la destrucción de los elementos inductivos de los generadores y transformadores alimentados así como los efectos de saturación asociados en los núcleos de hierro al producirse un fallo de aislamiento directo en el circuito intermedio con corrientes CD. El ISOMETER® iso685 se desarrolló para la vigilancia de redes con convertidores de frecuencia y permite una vinculación lógica de los parámetros del sistema para causar la desconexión automática de los accionamientos si la instalación está en estado crítico. El iso685 permite diferenciar sin dispositivos ni gastos adicionales si los fallos se han producido en el circuito intermedio del convertidor o en el motor.

Sin corrientes vagabundas

Las corrientes vagabundas suelen causar problemas en los sistemas con puesta a tierra. Se trata de corrientes que no circulan por los conductores L, N y PE, sino que buscan otras vías.

Causan corrosión y deterioro en las tuberías, los pararrayos, los rodamientos de bolas, las tomas de tierra básicas y otros componentes conductores. Pueden destruir el apantallamiento de los cables de señal hasta el punto de incendiarlos, con lo que pueden generarse campos magnéticos que, a su vez, pueden causar problemas con los sistemas informáticos y de comunicación. Puesto que en el sistema aislado de tierra el circuito de retorno hasta el punto neutro del transformador no se cierra, las corrientes vagabundas no pueden propagarse.

Mayor estabilidad en caso de fenómenos transitorios

El la norma IEC 62109-1:2010 se describe la posibilidad de reducir la categoría de sobretensión de CAT IV a CAT III con el aislamiento mediante transformador, optoacoplador o un aislamiento galvánico similar, ya que los fenómenos transitorios no generan corrientes tan elevadas como en los sistemas con puesta a tierra.


Limitaciones del sistema IT

Los sistemas IT no pueden ser muy grandes

Los sistemas IT demasiado grandes pueden resultar confusos y presentar una capacidad de derivación de la red más alta de lo que sería deseable. Por este motivo, se recomienda dividir los sistemas IT muy grandes en unidades separadas mediante transformadores, aunque esto conlleva costos adicionales y pérdidas de potencia en conjunto, en la mayoría de los casos insignificantes.

La división en subsistemas con aislamiento galvánico también ofrece ventajas, como el efecto filtrante contra magnitudes perturbadoras o la posibilidad del ajuste individual de las tensiones a los consumidores alimentados. Debe valorarse en cada caso a partir de qué punto un sistema puede considerarse muy grande, ya que depende de los parámetros del sistema. Por ejemplo, los campos fotovoltaicos más grandes del mundo pueden monitorizarse completamente con un único ISOMETER® del tipo isoPV. Esto significa que, aunque la instalación tenga un tamaño de diez campos de fútbol o más, un solo ISOMETER® es capaz de detectar cualquier fallo en una conexión de enchufe o cualquier daño en un cable o módulo PV.

Aumento de la tensión en caso de fallo de aislamiento

En un sistema IT con un fallo de aislamiento en un conductor, aumentan las tensiones del resto de los conductores al potencial del conductor exterior respecto a tierra.

En caso de contacto directo a tierra de un conductor en la red de 230 V, aumentan las tensiones del resto de conductores a aprox. 400 V con respecto a tierra. Los componentes del sistema en los que el potencial con respecto a tierra tiene importancia, en especial los condensadores Y y los descargadores de sobretensión, deben ser adecuados para la máxima tensión nominal. El aumento de tensión puede evitarse ejecutando el secundario del transformador de alimentación en delta.


Conclusión

El sistema IT ofrece numerosas ventajas respecto a los sistemas puestos a tierra y es adecuado para las elevadas exigencias tanto de un quirófano como de una central nuclear, además de práctico. En la actualidad, hay muchos casos en los que no se tiene en consideración este tipo de red, a pesar de ser la mejor opción. La última generación de vigilantes del aislamiento ofrece muchas ventajas económicas y técnicas para el operador. A veces los costos de un vigilante del aislamiento se usan como argumento en contra de un sistema IT, aunque la realidad es bien distinta: a la vista de las ventajas antes enumeradas y de sus repercusiones económicas, el uso de estos sistemas en el ámbito comercial siempre resulta rentable.