Medición de la resistencia de aislamiento

La medición de la degradación de la resistencia de aislamiento es debida a 5 causas que interactúan entre sí: solicitación eléctrica. Por sobrevoltaje o subvoltajes que llevan a agrietamiento o delaminación, mecánica, por ataque químico, solicitación térmica y contaminación ambiental.

Para voltajes de 500 o 1000V se realizan pruebas puntuales para conocer simplemente si el asilamiento está en buen estado, pero a voltajes superiores a 1Kv empleamos otra metodología. Lo anterior es siempre usando un voltaje estable en todo su rango de resistencia con sensibilidad mejorada.

Las pruebas de diagnóstico de aislamiento en el programa de mantenimiento preventivo son fundamentales para predecir y prevenir rupturas de equipos eléctricos. El uso de estos equipos no está asociado con equipos envejecidos si no que se puede utilizar para localizar con precisión la posición del objeto de prueba en cualquier lugar a lo largo de su curva de envejecimiento.

¿Cómo se mide la resistencia de aislamiento?

Los equipos de prueba de aislamiento son medidores de resistencias de rango alto con un generador de CC incorporado. Estos son equipos portátiles que proporcionan una lectura directa de la resistencia de aislamiento. En un buen aislamiento, la resistencia se encontrará en el rango de megaohmios o superiores.

Si aplicamos un voltaje de prueba a través de una porción de aislamiento, midiendo la corriente resultante y aplicando la Ley de Ohm (R = E / I). Se puede calcular la resistencia de aislamiento, pero al circular más de una corriente, el análisis se complica.

Debes tener en cuenta: la corriente de carga capacitiva (corriente grande de duración corta), corriente de absorción o polarización (compuesta por 3 componentes de decaen a cero durante varios minutos). La corriente de fuga superficial (debido a la contaminación de humedad o sales de la superficie de aislamiento) y corriente de conducción (estable a través del aislamiento).

El primer paso en cualquier prueba de aislamiento es asegurar que el aislamiento esté completamente descargado.
Cuando se hacen pruebas de aislamiento, cuanto más conozca el operador sobre los resultados (durante y después de la prueba), mejor será su decisión sobre cómo implementar una posible solución al problema.

Los equipos son usados para medir la resistencia de aislamiento: en un cable de potencia blindado, en interruptor de circuito o aisladores pasamuros. Ya sean estos en un transformador de potencia, en un generador de corriente alterna…

Mediante la gráfica de carga que indique las características del voltaje de salida en función de la resistencia de carga, aseguramos que se aplica un voltaje adecuado sobre la resistencia en el rango de interés. Los equipos de pruebas de aislamiento de buena calidad, como los equipos que suministra Amperis tienen una característica de voltaje que exhiba un crecimiento rápido de voltaje hasta un nivel de resistencia correspondiente a un buen aislamiento. Un tiempo rápido de crecimiento asegura una medición efectiva.

Terminal de protección

El terminal de protección debe desempeñarse bien (capacidad de eliminar de manera eficiente los efectos de fugas superficiales o indeseadas) y estar bien protegido.

Los equipos que ofrece Amperis incluyen terminal de protección lo que permite entregar el espectro completo de información que se obtiene a través de las pruebas de aislamiento. De ahí la importancia del terminal de protección, que cuanto mejor sea su desempeño, mayor será la exactitud de la medición de resistencia del aislamiento. Recordemos que un mantenimiento preventivo eficaz para obtener una detección temprana de fallas, depende de los resultados de las pruebas. Por ello el usuario puede identificar rápidamente si existe una fuga superficial y cuál es su magnitud: solo hay que realizar 2 pruebas, una con el terminal  de protección y otra sin él.

La realización de pruebas de aislamiento de alto voltaje es una herramienta imprescindible  para el diagnóstico de fallas y para el monitoreo de las condiciones. Por lo que el uso del terminal de protección no debe destruir la exactitud del instrumento (ya que el equipo no solo tiene que entregar la corriente necesaria para la prueba de aislamiento, sino también la corriente desviada que fluye a través del terminal de protección).

Interpretación de los resultados

Una de las características más importantes de un equipo de pruebas de aislamiento es el rango que el instrumento puede medir.
La información importante es la tendencia de las lecturas en un periodo de tiempo, que muestra una reducción de la resistencia.

• En un aislante en buen estado la corriente de fuga o corriente de conducción es débil y la medición está altamente influenciada por las corrientes de carga capacitiva y de absorción. La medición de la resistencia de aislamiento aumentará durante el tiempo de aplicación de la tensión de ensayo, ya que estas corrientes parásitas disminuyen.
• En un aislamiento incorrecto (deteriorado,sucio y húmedo), la corriente de fuga  es constante y muy fuerte. La medición de la resistencia de aislamiento alcanzará en este caso, muy rápidamente, un nivel constante y estable.

Por lo tanto realizando un examen de las variaciones del valor de aislamiento en función de la duración de aplicación de la tensión de ensayo, se determina la calidad del asilamiento. Dentro del programa de mantenimiento preventivo, se recomienda guardar las emdidas periódicas.

La medición de la resistencia de aislamiento se basa en la ley de Ohm. Si aplicamos una tensión continua de valor conocido (que sea inferior a la tensión de la prueba dieléctrica) y después medimos la corriente en circulación, se determina fácilmente la resistencia.

La resistencia del aislamiento presienta un valor muy elevado, por tanto, midiendo la débil corriente en circulación, el megaóhmetro indica el valor de la resistencia del aislamiento.

Esta resistencia muestra la calidad del aislamiento y posibles riesgos de circulación de corrientes de fuga. Estos 2 factores hacen variar el valor de la resistencia de aislamiento, lo ideal es hacer las medidas bajo una temperatura de referencia por encima del punto de rocío, ya que si no se vería afectada por la humedad.

La corriente que circula en el cuerpo del aislante es la suma de 3 componentes:

• Corriente de carga capacitiva: corriente transitoria correspondiente a la carga de la capacidad del aislamiento probado; elevada al principio e inapreciable cuando el circuito probado está cargado eléctricamente.
• Corriente de absorción: aportación de energía para reorientar las moléculas del aislante, decrece mucho más lentamente.
• Corriente de fuga o de conducción: es la corriente que indica la calidad del  aislamiento, es estable en el tiempo.

La corriente total que circula por el aislante que se está probando es variable en el tiempo.

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. Se ve altamente perturbada por la temperatura y la humedad. 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. Así concluyendo un diagnóstico correcto, pudiendo comparar la lectura con las especificaciones mínimas de la instalación.
• Métodos basados en la influencia del tiempo de aplicación de la tensión de ensayo: prueba de diagnóstico tomando lecturas sucesivas a intervalos determinados. De esta forma se compara la gráfica de un aislamiento en buen estado y un asilamiento 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 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. Estos 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): 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 lacalidad del aislamiento es mala, si es menor a 2 es buena. Este método es dependiente de la temperatura.

Los equipos de prueba de aislamiento de Amperis cumplen las recomendaciones para pruebas descritas en las normas IEEE.