En la operación y mantenimiento de rutina de motores trifásicos, la falla del aislamiento del devanado a tierra se encuentra entre los riesgos eléctricos más frecuentes, solo superada por las fallas de cortocircuito entre espiras y entre fases. Una falla a tierra se refiere al daño o envejecimiento de la capa de aislamiento del devanado del motor, lo que crea una ruta conductora entre los conductores de fase y el núcleo de hierro, el marco o los conductores de tierra. A diferencia de los cortocircuitos entre fases, donde dos devanados están conectados eléctricamente, las fallas a tierra se manifiestan como una corriente anormal en el circuito de tierra o la activación de sistemas de protección contra fugas a tierra. La diferenciación precisa entre tipos de fallas permite al personal de mantenimiento realizar una rápida resolución de problemas.
En condiciones normales de funcionamiento, un motor trifásico presenta corrientes de carga trifásicas equilibradas con una desviación insignificante, corriente de fuga a tierra cero y formas de onda de corriente regulares y estables. Una vez que ocurre una falla de aislamiento del devanado a tierra, el síntoma más distintivo es la corriente de fuga a tierra continua, que sirve como característica distintiva de tales fallas.
En la etapa inicial de daño parcial del aislamiento antes de la falla completa, la corriente de fuga permanece baja con fluctuaciones lentas, lo que hace que la falla sea difícil de detectar. A medida que la degradación del aislamiento se intensifica debido a la entrada de humedad y la carbonización, la corriente de fuga aumenta de manera constante. En casos de puesta a tierra monofásica leve, la desviación general entre las corrientes de carga trifásicas es mínima sin sobretensiones ni caídas bruscas, y las corrientes trifásicas permanecen aproximadamente equilibradas; esta es la razón principal por la que las fallas a tierra con frecuencia se pasan por alto. Sin embargo, las tensiones fase-tierra del sistema cambian en esta etapa: la tensión fase-tierra de la fase defectuosa cae, mientras que la de las fases sanas aumenta. El funcionamiento prolongado en tales condiciones acelera el deterioro del aislamiento.
Si la falla a tierra avanza hacia una conexión a tierra metálica directa, surgen anomalías obvias en la corriente. Una gran corriente de cortocircuito a tierra fluye a través de la fase defectuosa, provocando un aumento sustancial en su corriente de fase y provocando un leve desequilibrio de corriente trifásica. Mientras tanto, la corriente de secuencia cero aumenta drásticamente, provocando frecuentes alertas tempranas y acciones de disparo por parte de los dispositivos de protección de secuencia cero y monitoreo de fuga a tierra del motor. Esto difiere marcadamente del desequilibrio de corriente severo y drástico causado por cortocircuitos entre fases.
En comparación con los cortocircuitos entre fases, los fallos a tierra en los motores presentan variaciones de corriente mucho más ocultas. En la fase inicial no se producen ruidos anormales, vibraciones o sobrecalentamiento evidentes, pero la corriente de fuga persistente quema continuamente el aislamiento del devanado y acelera su envejecimiento. En última instancia, esto provocará fallas catastróficas graves, como cortocircuitos entre fases y quemaduras totales de los devanados.
En consecuencia, durante el mantenimiento son obligatorias pruebas periódicas de la resistencia de aislamiento y monitoreo de la corriente de fuga. El equipo debe apagarse rápidamente para solucionar problemas al detectar anomalías para evitar que peligros menores se conviertan en fallas mayores.
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