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Vigilancia del aislamiento eléctrico en línea

El aislamiento eléctrico es un elemento fundamental para garantizar la seguridad de nuestras instalaciones eléctricas, por lo que realizar un monitoreo constante de su condición ayuda a determinar las correspondientes medidas de protección.

En instalaciones eléctricas y en los medios operativos, la resistencia de aislamiento es la magnitud determinante en lo que se refiere a la protección de las personas, de las instalaciones, y a la seguridad contra incendios. En este sentido, sin una resistencia de aislamiento suficiente:

No se garantiza la protección en caso de contacto directo o indirecto.

Las corrientes de fallo pueden ocasionar interrupciones del servicio.

Las corrientes de cortocircuito y las corrientes de derivación a tierra pueden dar lugar a incendios y explosiones e incluso llegar a la destrucción de partes de la instalación.

Los fallos de funcionamiento de los equipos eléctricos pueden llevar a peligros para las personas, a interrupciones de la producción o a la parada total de las instalaciones.

Se pueden ocasionar elevados costos por interrupciones del proceso de producción, por daños materiales o por lesiones de las personas.

Existe riesgo para la vida de las personas y de los animales.

La resistencia de aislamiento en instalaciones nuevas y en equipos operativos suele ser, por lo general, muy buena. Sin embargo, en el servicio y trabajo de las instalaciones, hay que contar con un deterioro de la resistencia de aislamiento, provocado por diferentes causas: eléctricas, mecánicas, entorno medioambiental, entre otras.

En cada caso y dependiendo de los sistemas de red, se adoptarán diferentes medidas de protección, ya sea para avisar de la caída de la resistencia de aislamiento por debajo de un valor determinado o para proceder a la desconexión de la vía afectada. En el marco de aparatos y equipos eléctricos, es imprescindible efectuar pruebas regulares, cuyos intervalos de tiempo dependen del tipo de aparato y de las condiciones de utilización.


Vigilantes de aislamiento

Según la norma DIN VDE 0100-410 o respectivamente IEC 60364-4-41, los vigilantes de aislamiento son elementos integrantes imprescindibles en suministros de corriente aislados de tierra (Sistemas IT) para detectar y avisar de un primer fallo entre una parte activa y un cuerpo o contra tierra.

Según la DIN VDE 0100-410, hay que prever un dispositivo de vigilancia de aislamiento, con el cual se visualiza e indica el primer fallo existente entre una parte activa y un cuerpo, o contra tierra, mediante una señal acústica y/o una señal óptica.

Observación 1: Se recomienda subsanar el primer fallo lo más pronto posible Observación 2: Un dispositivo de vigilancia de aislamiento puede ser necesario también por razones que no afecten a la protección en caso de contacto indirecto.

Según la IEC 60364.4.41, un vigilante de aislamiento debe estar diseñado para indicar un primer fallo de aislamiento, y debe generar una alarma acústica o una señal visible.

Avance de información mediante la vigilancia del aislamiento en sistemas IT.
Principio de funcionamiento de un aparato de vigilancia del aislamiento.

Principio de funcionamiento de un vigilante de aislamiento

El vigilante de aislamiento se conecta entre el conductor activo de red y tierra, y superpone a la red una tensión de medida Um. Al presentarse un fallo de aislamiento, se cierra el circuito de medida entre la red y tierra a través del fallo de aislamiento RF, de manera que se ajusta una corriente de medida Im proporcional al fallo de aislamiento. Esta corriente de medida genera en la resistencia de medida Rm una caída de tensión proporcional, que es evaluada por la electrónica del aparato. Si esta caída de tensión sobrepasa un valor determinado pre ajustado que es equivalente a la caída de una determinada resistencia de aislamiento, se produce una alarma. Las exigencias detalladas y concretas que se plantean al vigilante de aislamiento se detallan en la norma DIN EN 61557-8 (VDE 0413.8): 1997-10. Gracias al vigilante de aislamiento, el usuario de la instalación dispone de la necesaria antelación en la información para iniciar a tiempo las medidas adecuadas de mantenimiento planificadas. Según la DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8), la siguiente afirmación tiene validez: Los aparatos de vigilancia de aislamiento, y en conformidad con su principio de medida prefijado, tienen que estar en situación de vigilar y detectar deterioros, tanto simétricos como asimétricos del aislamiento.

No obstante, cabe considerar las siguientes observaciones:

Hay un deterioro simétrico del aislamiento cuando la resistencia de aislamiento de todos los conductores de la red a vigilar, se reduce en la misma medida (aproximadamente). Un deterioro asimétrico del aislamiento tiene lugar cuando la resistencia de aislamiento, por ejemplo, de un conductor, se deteriora considerablemente más que la de los restantes conductores.

Los denominados relés de vigilancia de derivación a tierra, que sirven como único criterio de medida para la tensión de asimetría que se origina al producirse una derivación a tierra, no son vigilantes de aislamiento en el sentido de esta norma.

Bajo condiciones especiales de red, para cumplir la tarea de vigilancia, pudiera ser necesario disponer de una combinación de varios procedimientos de medida, incluida la vigilancia de la asimetría.

Los fallos simétricos de aislamiento se producen con frecuencia en redes de tensión continua o en circuitos de corriente de mando. Si el valor de la resistencia de ambos fallos de aislamiento es aproximadamente igual, entonces los aparatos de vigilancia del aislamiento, cuyo funcionamiento se basa en el principio de medida de la tensión de superposición, no podrán registrar estos fallos de aislamiento. Por eso, la norma IEC 61557-8, o respectivamente la DIN 61557-8 (VDE 0413-2), exige la utilización de vigilantes de aislamiento que midan activamente.

Fallo de aislamiento asimétrico.
Fallo de aislamiento simétrico.

Procedimientos de medida

Un procedimiento de medida muy utilizado es la superposición de una tensión continua de medida entre el conductor de red y el conductor de protección, y este es apropiado para la vigilancia de sistemas clásicos de AC, 3(N)AC (por ejemplo, motores).

Si se utiliza en sistemas AC o respectivamente 3(N)AC en los que se encuentran componentes de corriente continua unidos galvánicamente, estas corrientes continuas dan lugar al falseamiento de los resultados de la medición, es decir, los fallos de aislamiento en el lado de la tensión continua se avisan con una sensibilidad de respuesta intensificada. Las capacidades de derivación de red Ce, existentes en la red, se cargan simplemente sobre la tensión de medida y no influyen sobre la medida, una vez transcurrido un breve proceso de estabilización.

El procedimiento de medida AMP, patentado por Bender, se basa en una tensión de medida, con una cadencia especial, controlada por un microcontrolador y que se adapta automáticamente a las características existentes en la red. Con la evaluación, apoyada por software, se diferencia entre las partes proporcionales de corriente de derivación de red, que aparecen como magnitudes de perturbación en el circuito de evaluación, y las magnitudes de medida proporcionales a la resistencia de aislamiento óhmica. De este modo, las influencias de perturbación de banda ancha -como las que se originan, por ejemplo, en el servicio de convertidores- no tienen ninguna influencia negativa sobre la determinación exacta de la resistencia de aislamiento.

Últimamente, la empresa ha mejorado aún más la supresión de interferencias, permitiéndole producir aparatos utilizables, de manera universal, en las redes AC, DC y AC/DC, como por ejemplo, en redes con variaciones de tensión o frecuencia, en redes con elevadas capacidades de derivación de red o con partes de tensión continua.


Por Víctor González Baeza, Sales Manager Chile de Bender. info@bender-latinamerica.com
Enero 2016
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