¿Qué saber para realizar la prueba de resistencia de aislamiento eléctrico?

Saludos.

Espero se encuentren muy bien estimados lectores, A continuación les comparto el más reciente escrito en Tecnología Eléctrica.

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A modo de introducción:

Todas las instalaciones bien sea a nivel de conductores,  dispositivos de accionamiento y/o protección así como también a nivel de las máquinas eléctricas sean rotativas o no, estos son diseñados con un aislamiento para soportar unas solicitaciones durante su vida útil.

Sin embargo se debe estar al tanto que el aislamiento eléctrico se degrada con el tiempo y las condiciones de servicios anormales que se presentan durante el funcionamiento de las instalaciones causando corrientes de fuga que es un fenómeno prácticamente invisible y dañino para estos.

Degradación del aislamiento:

Esta  se produce debido a cinco causas que interactúan entre sí:

·    Variaciones de tensión: (Sobretensiones o bajas tensiones) Están lleva al agrietamiento o delaminación del aislante),

·  Esfuerzos mecánicos como: Golpes, paradas y arranques frecuentes, vibración, entre otros.

·        Ataque químico: vapores corrosivos, suciedad o aceite.

·       Variaciones térmicas: exceso de calor o falta de este.

·       Contaminación ambiental: humedad, agujeros por roedores.

Es por ello que es importante realizar las pruebas regularmente para detectar un incremento del envejecimiento y, si es posible, identificar si los efectos son reversibles o no.

Pruebas de diagnóstico eléctrico

En su forma más simple, las pruebas de diagnóstico toman la forma de una “prueba puntual”. La mayoría de los profesionales del mantenimiento eléctrico han hecho pruebas puntuales cuando se aplica una tensión al aislamiento y se mide una resistencia. El diagnóstico en este caso se limita a  conocer si es bueno o malo

Cabe destacar que estas pueden dar a conocer mucha información acerca del estado en que se encuentra el equipo o elemento que se prueba y por lo general se realizan después de fabricada e instalados en el sitio donde o durante las comprobaciones periódicas de mantenimiento del mismo.

Propósitos:

•      Identificar el incremento de envejecimiento.

•      Identificar la causa de este envejecimiento.

•      Identificar, si es posible, las acciones correctivas más adecuadas.

Mediciones de resistencia de aislamiento

La medición de la resistencia de aislamiento se soporta en la ley de Ohm. Donde  en las pruebas de aislamiento se emplea una alta tensión de corriente directa (VDC) para que sean evidentes las corrientes de fuga. 

Los instrumentos existente en el mercado están diseñados para aplicar una tensión de prueba “no destructiva” y  controlada con la finalidad de evitar daños en los sistemas por un aislamiento fallido y evita que el operador reciba niveles peligrosos de corriente por contactos accidentales.

Por principio, la resistencia del aislamiento presenta un valor muy elevado pero no infinito, por lo tanto, mediante la medición de la débil corriente en circulación el megaóhmetro indica el valor de la resistencia del aislamiento con un resultado en KΩ, MΩ, GΩ, incluso en TΩ en algunos modelos. Pero como todo no es perfecto desafortunadamente, fluye más de una corriente durante la medición, que tiende a complicar el ensayo. 

Pruebas de diagnóstico de aislamiento

Medida puntual o a corto plazo: es el método más sencillo. Se aplica la tensión de ensayo durante menos de 1 minuto y se apunta el valor de resistencia de aislamiento en ese instante. Esta puede verse altamente perturbada por la temperatura y la humedad.

Con este método se analiza la tendencia a lo largo del tiempo, siendo más representativo de la evolución de las características de aislamiento de la instalación y del equipo, concluyendo un diagnóstico correcto, pudiendo comparar la lectura con las especificaciones mínimas de la instalación.

Este método se aplica en equipos pequeños y en aquellos que no tienen una característica notable de polarización o absorción, como es el caso de interruptores, cables, pararrayos, boquillas y cuchillas desconectadoras.

Métodos basados en la influencia del tiempo de aplicación de la tensión de ensayo: prueba de diagnóstico tomando lecturas sucesivas a intervalos determinados para comparar la gráfica de un aislamiento en buen estado y un aislamiento contaminado (casi no les influye la temperatura). Son recomendables para el mantenimiento preventivo de las máquinas rotativas y al control de sus aislantes.

Indice de polarización: consiste en efectuar 2 lecturas a 1 y a 10 minutos. Dividiendo la resistencia de aislamiento a 10 minutos entre la de 1 minuto se obtiene el índice de polarización. La recomendación IEEE 43-2000 "Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery" define: que un índice IP superior a 4 es señal de un buen aislamiento, pero un índice inferior a 2 indica un problema.

Relación de absorción dieléctrica (DAR): es similar al IP pero dividiendo la resistencia de aislamiento a los 60 segundos entre la de 30 segundos. Si el DAR es mayor de 1,6 la condición de aislamiento es excelente y si es menor a 1,25 insuficiente.

Método basado en la influencia de la variación de tensión de ensayo (medición por escalones): Las medidas basadas en el tiempo (como las vistas PI, DAR) pueden revelar presencia de contaminantes (polvo, suciedad) o de humedad en la superficie de los aislantes. Haciendo una prueba en escala repartiendo en 5 escalones iguales la tensión máxima aplicada (los resultados son independientes del tipo de aislante y de la temperatura).

Método de prueba de descarga (DD): o prueba de corriente de reabsorción se realiza midiendo  la corriente durante la descarga del dieléctrico del equipo a probar. Se calcula dividiendo la corriente entre el producto de la tensión de ensayo y la capacidad global. Si el valor DD es mayor a 7 la calidad del aislamiento es mala, si es menor a 2 es buena. Este método es dependiente de la temperatura.

Tensión eléctrica de prueba

Al cambiar la tensión de ensayo aplicada al aislamiento, la resistencia de aislamiento varía, por lo común con el aumento de la tensión la resistencia disminuye. En consecuencia que para cada dieléctrico la tensión de ensayo debe indicarse.

La norma IEEE ha establecido los siguientes valores de tensión para el equipamiento ensayado.  

Tensión nominal  [V]	Tensión de ensayo [V]
24 a 50 V	100 – 250
50 a 100 V	100 a 250 VDC
100 a 240 V	250 a 500 VDC
440 a 550 V	500 a 1.000
2.400 V	1.000 a 2.500 VDC
4.100 V	1.000 a 5.000 VDC
5.000 a 12.000 V	2.500 a 5.000 VDC
>12.000 V	5.000 a 10.000 VDC

La tabla anterior proporciona las tensiones de prueba recomendadas en función de las tensiones de servicio de las instalaciones y equipos (obtenida de la guía IEEE 43).

Algunos ejemplos de prueba de aislamiento

·         Medición de aislamiento en una instalación eléctrica

·         Medición de aislamiento en una máquina rotativa

·         Medición de aislamiento sobre un transformador

Selección de un megaóhmetro

Las preguntas necesarias para la elección de un megaóhmetro serán principalmente las siguientes:

·         ¿Cuál es la tensión máxima de prueba necesaria?

·         ¿Cuáles son los métodos de medida que se aplicarán (puntuales, PI, DAR, DD, escalones de tensión)?

·         ¿Cuál es el valor máximo de resistencia de aislamiento a leer?

·         ¿Cuál será el medio de alimentación del megaóhmetro?

Interpretación de los resultados

.Las lecturas de resistencia de aislamiento deben considerarse cómo relativas debido a que pueden ser bastante diferentes para un motor o una máquina probada durante tres días, y aún eso no significa mal aislamiento.

Lo que realmente importa es la tendencia de las lecturas en un periodo de tiempo, en el que aparecen menor resistencia y advertencia de problemas posteriores. Las pruebas periódicas son, por tanto, su mejor aproximación para el mantenimiento preventivo del equipo eléctrico, utilizando las hojas de protocolo o registro.

Otra de las variables a considerar es hacer pruebas más o menos a la misma temperatura, o corregirlas también a la misma temperatura. Un registro de la humedad relativa cerca del equipo en el momento de la prueba también es de ayuda para evaluar las lecturas y las tendencias.

Además se debe considerar el rango del equipo de pruebas para la medición del aislamiento ya que este puede indicar lecturas que superaran el rango de todos los medidores, excepto los más adelantados, pero esto está bien. En tales casos, el electricista no busca un valor real, sino más bien quiere ver un valor alto e “infinito”, ciertamente cumple con ese criterio.

Sin embargo, “infinito” no es una medición, es una indicación de que el aislamiento bajo prueba tiene una resistencia que excede las capacidades del instrumento utilizado. Generalmente esto es adecuado puesto que el valor mínimo aceptable de resistencia es probablemente mucho más bajo que la lectura máxima disponible. Para el mantenimiento preventivo/predictivo, las lecturas de infinito resultan inútiles.

En resumen, las siguientes son algunas observaciones generales sobre cómo puede usted interpretar las pruebas periódicas de resistencia de aislamiento, y lo que debe hacer con los resultados:

Condición	Qué hacer
a) Valores de aceptables a altos y bien mantenidos	No es causa de preocupación, bien mantenidos.
b) Valores de aceptables a altos, pero con una tendencia constante hacia valores más bajos	Localizar y remediar la causa y verificar la tendencia decreciente.
c) Bajos pero bien mantenidos	Las condiciones probablemente estén bien pero debe verificarse la causa de los valores bajos. Tal vez sea simplemente el tipo de aislamiento utilizado.
d) Tan bajos como para no ser seguros	Limpie y seque, o eleve los valores de otra manera antes de poner el equipo en servicio (pruebe el equipo mojado mientras se va secando).
e) Valores aceptables o altos previamente bien mantenidos pero que bajan súbitamente	Realice pruebas a intervalos frecuentes hasta que la causa de los valores bajos se localice y se remedie o     Hasta que los valores se estabilicen a un nivel más bajo pero seguro para la operación o,     Hasta que los valores sean tan bajos que sea inseguro mantener el equipo en operación.

Fuente: Guía de pruebas de diagnóstico de aislamiento a voltajes superiores a 1 kV. Megger.

Referencia:

•      Guía de pruebas de diagnóstico de aislamiento a voltajes superiores a 1 kV. Megger. Texas-USA
•   “Más Vale Prevenir...”La guía Completa para Pruebas de Aislamiento Eléctrico. MEGGER Pruebas de Aislamiento. Tercera edición Junio de 1992. Texas USA.

Direcciones consultadas:

https://www.amperis.com/recursos/articulos/medicion-resistencia-aislamiento/

http://www.artec-ingenieria.com/pdf/Guias_Tecnicas_Megger/Castellano/Above%201kV_UG_ESLA_V06.pdf

https://www.cedesa.com.mx/pdf/fluke/Comprobacion_aislamiento.pdf

https://www.chauvin-arnoux.com/sites/default/files/documents/cat_guia_de_medicion_de_aislamiento.pdf

http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=175

http://programacasasegura.org/imagens/mx/wp-content/uploads/2012/10/La-prueba-de-aislamiento.pdf