La supervisión del aislamiento es una técnica utilizada para vigilar de forma continua la resistencia de aislamiento entre los conductores activos de un sistema eléctrico y tierra, especialmente en sistemas IT, donde la primera falla no interrumpe el suministro eléctrico. Esta vigilancia permite anticipar fallas eléctricas y actuar antes de que comprometan la seguridad o la disponibilidad del sistema.
Un equipo de monitoreo de aislamiento opera conectándose entre los conductores activos del sistema (fase o fases) y el potencial de tierra. Su principio de funcionamiento se basa en la inyección de una tensión de prueba (Um) de baja magnitud, que es superpuesta sobre el sistema eléctrico.
Cuando se presenta una falla de aislamiento —es decir, una caída significativa en la resistencia entre un conductor activo y tierra— se cierra un circuito a través de esa resistencia de falla (RF). Esto permite que circule una corriente de medición (Im), cuya intensidad está directamente relacionada con el nivel de deterioro del aislamiento.
Dicha corriente provoca una caída de tensión sobre una resistencia de medición interna (Rm), la cual es analizada por el sistema electrónico del dispositivo. Si esta caída de tensión supera un umbral preestablecido —equivalente a una resistencia de aislamiento mínima aceptable— el dispositivo activa una señal de advertencia.
La norma internacional IEC 61557-8 define los requisitos técnicos que deben cumplir estos dispositivos. En particular, establece que el principio de medición utilizado debe ser capaz de detectar tanto fallos simétricos (que afectan por igual a todos los conductores activos) como asimétricos (que afectan a uno o varios conductores en particular).
Gracias a esta capacidad, los dispositivos de supervisión del aislamiento se convierten en herramientas clave de prevención: no detienen el funcionamiento del sistema, pero sí alertan con suficiente antelación sobre una degradación del aislamiento, permitiendo que el mantenimiento se realice de manera programada y segura, sin interrupciones inesperadas del servicio.
Notas Técnicas
- Se considera que existe un deterioro simétrico del aislamiento cuando la resistencia de aislamiento de todos los conductores del sistema bajo supervisión disminuye aproximadamente en la misma proporción. En contraste, se habla de un deterioro asimétrico cuando la resistencia de aislamiento de uno o varios conductores cae de forma significativa en comparación con la de los demás conductores del sistema.
- Los dispositivos denominados monitores de fallas a tierra, que detectan desequilibrios de voltaje causados por una falla a tierra como único método de medición, no se clasifican como dispositivos de monitoreo de aislamiento conforme a los criterios establecidos en esta normativa.
- En ciertas circunstancias del sistema eléctrico, es posible emplear una combinación de diferentes métodos de medición, incluyendo la supervisión de desequilibrios, para mejorar la vigilancia del aislamiento.
- Las fallas de aislamiento simétrico son particularmente comunes en sistemas de corriente continua (CC) y en circuitos de control. Cuando la resistencia de aislamiento en los conductores afectados es similar, los dispositivos basados en la medición de tensión superpuesta pueden no ser capaces de detectar estas fallas. Por ello, la norma IEC 61557-8 exige la utilización de dispositivos de monitoreo continuo que garanticen la detección fiable de este tipo de deterioros.
Superposición de tensión continua (CC)
Uno de los métodos más empleados para la supervisión del aislamiento es la superposición de un voltaje de corriente continua (CC) entre la fase y el conductor de protección (PE). Este procedimiento es especialmente eficaz para sistemas convencionales de corriente alterna (CA) y sistemas trifásicos con neutro (3(N)CA), como los que alimentan motores.
Sin embargo, cuando se aplica en sistemas de CA o 3(N)CA que incluyen componentes con conexión galvánica a corriente continua, las corrientes de CC presentes pueden alterar la precisión de la medición. Esto provoca que las fallas de aislamiento en la parte de CC sean detectadas con mayor sensibilidad, lo que puede influir en la interpretación de los resultados.
Las capacitancias de fuga del sistema (Ce), comunes en estos sistemas, simplemente se cargan con la tensión de medición y no afectan la medición tras un breve periodo inicial.
Método de medición AMP
El método AMP, desarrollado y patentado por Bender, utiliza una señal de medición temporizada controlada por microprocesador, que se adapta automáticamente a las condiciones específicas del sistema eléctrico bajo análisis. Gracias a un sofisticado algoritmo de evaluación basado en software, es posible distinguir las corrientes de fuga reales de las interferencias que podrían distorsionar la medición, asegurando así una determinación precisa de la resistencia de aislamiento expresada en ohmios.
Este método minimiza el impacto de interferencias de banda ancha, como las generadas durante el funcionamiento de convertidores, garantizando resultados fiables incluso en entornos eléctricos complejos.
Método de medición AMP Plus
La evolución del método AMP, denominado AMP Plus, ofrece una supresión aún más avanzada de interferencias. Los dispositivos que utilizan esta tecnología pueden emplearse de forma universal en sistemas de CA, CC y mixtos (CA/CC), incluyendo aquellos con voltajes o frecuencias variables, altas capacitancias de fuga y componentes de CC.
Esta versatilidad hace que el método AMP Plus sea ideal para los modernos sistemas de distribución eléctrica, especialmente aquellos sometidos a condiciones electromagnéticas exigentes y al uso intensivo de convertidores y tecnología de alta frecuencia.
| Tipo de Sistema | Generación | Observaciones | Principio de Medición |
| Sistema AC puro | Transformador Generador | Monofásico Trifásico | Corriente continua (CC) |
| Sistema DC | Batería Rectificador Célula solar Pila de combustible | Sin componentes de CA Con componentes de CA derivados de rectificadores de media o onda completa | Método AMP |
| Sistema AC con componentes DC | Transformador Generador con rectificadores que comparten una conexión eléctrica común | Monofásico Trifásico | Método AMP |
| Sistema AC con actuadores eléctricos | Tiristor Tria GTO | Contenido elevado de armónicos Presencia de componentes DC | Método AMP |
| Sistema AC de frecuencia variable | -Convertidor de frecuencia | Amplio rango de frecuencias Presencia de componentes DC | Método AMP |
Resumen de los métodos de medición
Existe una estrecha relación entre el tipo de sistema eléctrico, su configuración, sus componentes y el método de medición empleado por el dispositivo de supervisión de aislamiento. Por ello, es crucial seleccionar el dispositivo adecuado según los parámetros del sistema para garantizar una monitorización eficaz.
Optimización del mantenimiento
- Detección y señalización temprana de deterioros en el aislamiento.
- Localización automática de secciones con fallas.
- Mejor planificación del tiempo y recursos humanos.
- Centralización de la información sobre el estado del sistema eléctrico.
- Posibilidad de diagnóstico remoto vía Internet o Ethernet.
Mayor fiabilidad operativa
- Continuidad del suministro eléctrico ante fallos de fase a tierra.
- Ausencia de falsas desconexiones por fallas de aislamiento.
- Alta disponibilidad operativa de las instalaciones.
- Capacidades de monitoreo incluso en modo fuera de línea.
Mejora en la eficiencia económica
- Prevención de interrupciones inesperadas y costosas.
- Reducción de tiempos y costos de mantenimiento.
- Identificación de puntos críticos en la instalación.
- Apoyo en la gestión estratégica de inversiones.
Incremento en la prevención de accidentes
- Corrientes de contacto reducidas en instalaciones pequeñas y medianas.
- Protección de circuitos de control en equipos y maquinaria para evitar fallos.
Prevención avanzada de incendios
- Detección temprana de fallos de aislamiento progresivos.
- Reducción significativa del riesgo de fallas por arcos eléctricos, principales causantes de incendios.
- Aislamiento y monitoreo de áreas con riesgo de explosión o incendio mediante transformadores aislantes