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Fecha: Octubre 2019
Idioma: Castellano
Procedencia: Socomec
Web: ver aquí
Autor: Antonio Niño López, Ingeniero de Especificación y Proyectos de Socomec Ibérica, S.A.U.

Instalaciones con sistemas IT
El sistema IT se utiliza en aplicaciones donde la continuidad del servicio es esencial:

  • Quirófanos de un hospital: para no poner en riesgo los procedimientos quirúrgicos
  • Alumbrado de emergencia, circuito de extracción de humos
  • Proceso industriales
  • Espacios de pública concurrencia
  • Cámaras frigoríficas

También está presente en lugares con alto riesgo de incendio o explosión:

  • Minas, canteras, plataformas petrolíferas
  • Sector naval, tanto mercante, pesquero como militar
  • Centrales nucleares
  • Instalaciones fotovoltaicas
  • Zonas ATEX

Funcionamiento del sistema IT
En el sistema IT, a diferencia de otros sistemas, el neutro del transformador no está conectado a tierra o conectado voluntariamente mediante una impedancia de alto valor (normalmente 1 500 Ω). Las partes conductoras de la instalación eléctrica expuestas están conectadas a tierra, separadas eléctricamente de la del transformador. El sistema IT es adecuado para las instalaciones donde la continuidad del servicio es un requisito esencial.

Este sistema de puesta a tierra se utiliza cuando la interrupción asociada a un fallo de aislamiento afecta a las operaciones, al servicio  o a la seguridad de las personas.

Durante el primer fallo, la corriente fluye a través de las impedancias de fuga de la instalación y posiblemente a través de la impedancia insertada entre neutro y tierra. Esta corriente será lo suficientemente baja como para no causar una tensión de contacto peligrosa (50 V en la red de CA). El primer fallo no crea una sobre corriente peligrosa para la instalación y no constituye un peligro para el operador.

De esta manera, la instalación puede seguir funcionando y garantizar la continuidad del servicio. El circuito defectuoso debe ser identificado y reparado para evitar un segundo fallo.

El uso de un dispositivo de supervisión del aislamiento (IMD) es obligatorio para alertar de la presencia del primer fallo de aislamiento. Debe emitir una alarma sonora o visual.

También es obligatorio localizar y eliminar este primer fallo de aislamiento. Para cumplir con este requisito reglamentario, se dispone de localizadores de fallos de aislamiento (IFL) portátiles o de instalación permanente que proporcionan una solución adecuada para localizar rápidamente los primeros fallos y eliminarlos.

Por lo tanto, es necesario que las instalaciones estén equipadas con un sistema eficaz de localización de fallos de aislamiento (IFLS) que se adapte al tipo y tamaño de la instalación y que pueda localizar el fallo de aislamiento de forma rápida y precisa.

El segundo fallo corresponde al contacto entre otro conductor activo en un equipo con una parte conductora expuesta a tierra. La aparición de un segundo fallo provoca un cortocircuito entre fases que provoca un disparo por parte de los dispositivos de protección contra sobre intensidades.

Supervisión del aislamiento en un sistema IT e impedancias
Las Z de fuga inherente a cada instalación afectan a la impedancia de aislamiento de la red. El IMD debe tener en cuenta estas impedancias y corrientes parásitas para no interpretarlas como fallos de aislamiento.

Origen de determinadas impedancias y corrientes parásitas

El tipo, la longitud y el método de instalación del cableado eléctrico influyen naturalmente en el valor de la impedancia entre los conductores activos y la tierra. Estas impedancias son el origen del flujo de corriente entre los conductores activos y la tierra.

Por ejemplo, varias decenas de kilómetros de cables (equivalentes a la longitud de la infraestructura industrial media) generan capacitancias de fuga de varios μF.

Además, la presencia de condensadores en los convertidores (filtros RFI, fuentes de alimentación conmutadas, etc.) generan naturalmente mayores corrientes de fuga a tierra. Con este fin, los fabricantes de variadores de velocidad recomiendan desactivar los filtros EMC que puedan tener un impacto directo en el rendimiento de los IMD e IFL no preparados para ello. Las tecnologías de medida actuales de IMD / IFL son capaces de gestionar estos fenómenos, limitando significativamente el impacto de estas perturbaciones en la medida del aislamiento.

Valores típicos por aplicación
La dimensión de la instalación y el tipo de cargas conectadas juegan un papel importante en el valor de la impedancia distribuida. De esta manera, por ejemplo, una instalación que alimenta las tomas de corriente de los equipos médicos eléctricos utilizados en los quirófanos no excederá de varios μF.

La infraestructura ferroviaria, a pesar de estar muy extendida, suele alimentar cargas lineales del mismo tipo y con pocos filtros EMC (señalización, control de puntos), con niveles de impedancia que en realidad son relativamente bajos.

Por otro lado, las cargas (lineales, no lineales, por ejemplo, la electrónica de potencia de los equipos) que se encuentran comúnmente en las instalaciones industriales, generan altos niveles de impedancia y corrientes parásitas. Los valores extremos se encuentran en buques y plantas fotovoltaicas de alta potencia (aproximadamente 1μF por MW).

Métodos de medición IMD
El método de medición del IMD debe seleccionarse en función del tipo de circuitos que se

supervisan:

  • Los que aplican una tensión de medida en CC en instalaciones de CA
  • Los que aplican una tensión de medida en CA en las instalaciones de CA y CC

Algunos IMD están equipados con un dispositivo de medida de frecuencia variable, de carácter ajustable o autoajustable. Estos dispositivos permiten la supervisión de todo tipo de instalaciones y, en particular, de aquellas con equipos (variadores de velocidad o cualquier otro equipo compuesto por electrónica de potencia) que generen frecuencias que puedan perturbar las señales de medida del IMD. La frecuencia de la señal de medición (periodo de la señal de muestreo)  también debe adaptarse al nivel de impedancia distribuida de la instalación.

En general, la tecnología de medición de frecuencia variable es adecuada para:

  • Redes de elevada impedancia
  • Redes industriales perturbadas
  • Las redes que comprendan equipos electrónicos, incluidos los variadores de velocidad
  • Circuitos de CC

Por citar un ejemplo de aplicación concreto, en el caso de los Hospitales, la vigilancia de la red de distribución eléctrica en régimen de neutro IT (por ejemplo en el quirófano) se realiza con un módulo controlador permanente de aislamiento (CPI) donde la pantalla (situada en el mismo quirófano) que permite la visualización niveles de aislamiento, de consumos, etc. debería permitir, asimismo, la indicación de alarmas por sobrecalentamiento del transformador de aislamiento y otras, según norma IEC 61557-8. Además, debido al ambiente en el que se encuentra, ser resistente a productos de limpieza tipo ANIOS que se utilizan en salas quirúrgicas.

En caso de fallo de aislamiento, una alarma tipo LED parpadea en el controlador permanente de aislamiento (CPI) y en el dispositivo localizador de la falta. También se puede configurar una alarma sonora para que se active cuando se produzca el fallo (cuando se produzca este mismo fallo de aislamiento, o cuando se alcance un nivel de aislamiento menor aún, ya que es configurable). La segunda alarma por defecto se activa en caso de sobrecarga o en caso de calentamiento del transformador de aislamiento.

Más aún: En el caso de que se disponga de 2 transformadores de aislamiento que alimenten a un único servicio (por ejemplo cuando determinadas normas limiten la potencia de los mismos a 10kVA) se establecerían 2 redes de control del asilamiento: En este caso, cada uno de los sistemas separadamente informa sobre los fallos de aislamiento, sobre corrientes, calentamientos, etc… de su rama respectiva, y mediante la utilización de un dispositivo de cabecera se podrían centralizar todas las alarmas de ambas ramas.

Ventajas del sistema IT
Las instalaciones que utilizan un sistema IT de distribución eléctrica tienen, por tanto, varias ventajas.

Nº 1 – Disponibilidad de la distribución eléctrica
El sistema IT es la única opción que puede evitar la interrupción del servicio en caso de un primer fallo de aislamiento. Esta es la mejor solución para asegurar el máximo nivel de disponibilidad de la distribución eléctrica.

Nº 2 – Seguridad de las personas
Asimismo, es la solución para alcanzar un nivel óptimo de seguridad limitando drásticamente las corrientes de fallo a tierra en caso de que se produzca un defecto de aislamiento y el contacto directo con las piezas descubiertas bajo tensión.

Nº 3 – Bajo riesgo de incendio y explosión
Con una corriente de fallo muy baja (de varias docenas de mA a varios A), hay poco riesgo de incendio o explosión debido al sobrecalentamiento o al arco eléctrico causado por un fallo de aislamiento.

Nº 4 – Seguridad de los bienes
En un sistema IT, y a diferencia de los sistemas TT y TN, la corriente de fallo generada durante un primer fallo de aislamiento se mantiene en valores muy bajos y no corre el riesgo de dañar las cargas o reducir su vida útil. Esto contribuye a evitar los  costes y retrasos asociados a las posibles reparaciones que sí habría en otros sistemas de puesta a tierra.

Nº 5 – Mantenimiento predictivo
Un Dispositivo de supervisión del aislamiento (IMD) es obligatorio en los sistemas de IT no conectados a tierra. Mide la resistencia del aislamiento y controla cualquier caída en el mismo. Por lo tanto, será posible intervenir incluso antes de que se produzca el primer fallo.

Conclusión
El régimen de neutro aislado tipo IT es una opción lógica para diseñadores que requieren un buen rendimiento para instalaciones exigentes específicas (centros de producción, quirófanos, industria, sector naval, etc.) presentadas en este capítulo, sino también para cualquier tipo de instalación que requiera disponibilidad en su distribución eléctrica.

De hecho, la disponibilidad de la instalación, que es un componente inherente al sistema IT, tiene un impacto directo:

  • Sobre el rendimiento operativo, económico y técnico de los centros de producción
  • Sobre la seguridad de las instalaciones. En caso de accidente, esto implica buscar responsabilidades y posibles procedimientos legales contra la dirección

De esta manera, la implantación de un sistema IT combina el rendimiento, la disponibilidad y la seguridad de la instalación.

Sin embargo, se requiere un sistema eficaz de localización de fallos de aislamiento que además debe ser fácil de usar para localizar rápidamente el primer fallo de aislamiento en la instalación y así poder eliminarlo antes de que se produzca una segunda falta de aislamiento, que produciría el disparo de los dispositivos de protección y la consecuente caída en el servicio.

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