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12 de diciembre de 2020

¿Porque se estropea la resistencia de aislamiento?

 

¿Por qué se estropea el aislamiento?

Debido a daños mecánicos, vibraciones, calor / frío (excesivo), humedad, influencias e interacciones químicas y orificios por envejecimiento, las grietas hacen que la humedad y materias extrañas penetren en la superficie del aislamiento. Crean una ruta de baja resistencia que permite que la corriente de fuga fluya a través o sobre el aislamiento, causando alteraciones  y sobrecargas.



Las pruebas de aislamiento eléctrico: a menudo se subestiman hasta que las cosas van realmente mal, Existen dos formas en que cae la resistencia. Una disminución repentina de la resistencia se debe a una rotura o daño en el aislamiento. Por otro lado, una disminución gradual de la resistencia suele ser el resultado de la humedad, la suciedad o el envejecimiento (grietas) del aislamiento.


1. El valor de la resistencia

Una forma muy  conocida de determinar la resistencia de aislamiento mínima permitida, que utilizan muchos ingenieros y electricistas profesionales, es la “regla del megaohm”. Esto establece que la resistencia de aislamiento mínima debe ser superior a 1 megohm por cada 1000 voltios de voltaje de funcionamiento.


2. Comportamiento de la resistencia de aislamiento

Como se indicó anteriormente, la resistencia de aislamiento varía con el tiempo. Al generar y mantener registros, la tendencia de este valor se monitorea fácilmente. En los siguientes ejemplos, el comportamiento de la resistencia de  aislamiento se muestra en diferentes condiciones de la planta. es decir muestra la evolución de la resistencia del aislamiento durante varios meses.


Comportamiento típico de la resistencia del aislamiento durante un período de meses en diferentes condiciones de funcionamiento (curvas trazadas a partir de lecturas puntuales)


Figura 1 - Comportamiento típico de la resistencia del aislamiento durante un período de meses bajo condiciones de operación variables (curvas trazadas a partir de lecturas puntuales)


3. Cómo interpretar las lecturas

Las lecturas son relativas. lo más importante es la tendencia. Un valor de 12 MΩ puede ser bueno, si es estable. Si la lectura anterior fue de 30 MΩ, es preocupante. Una disminución continua de la resistencia tarde o temprano  dará problemas.


Las pruebas de aislamiento periódicas son una necesidad para mantener un sistema confiable y se consideran un elemento de mantenimiento preventivo . Al tomar lecturas periódicas y registrarlas, tiene una mejor base para juzgar la condición real del aislamiento .

Una tendencia a la baja es una buena advertencia de problemas en el futuro, aunque los valores aún pueden ser más altos que el mínimo. Cuando los valores medidos son bajos pero consistentes, la instalación puede estar bien. 


La siguiente guía le ayuda a determinar sus acciones.


Condición

¿Qué hacer?

Valores aceptables y altos / constantes.

No hay motivo de preocupación.

Valores razonables y altos, pero con una tendencia constante hacia valores más bajos.

Localice y solucione la causa y compruebe la tendencia a la baja.

Bajo y Constantes  .

Probablemente la condición esté bien, pero se debe verificar la causa de los valores bajos.

Bajo como para ser inseguro.

Realice una intervención de mantenimiento preventivo.

Valores aceptables o altos, anteriormente y constantes,  pero actualmente  muestran una disminución repentina.

Realice pruebas a intervalos frecuentes hasta que se localice y solucione la causa de los valores bajos; 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 no sea seguro mantener el equipo en funcionamiento.


4. Medir

El probador de aislamiento “Megaohmetro” conecta una fuente de CD a sus terminales y mide la corriente, pasando por el componente conectado. Esta corriente consta de múltiples corrientes que fluyen entre los terminales.


  • Corriente total: indicada por instrumento


  • Capacitancia Corriente de carga: Atraída hacia el aislamiento por la polarización de los electrones. Arranca alto y cae después de que el aislamiento se haya cargado a voltaje completo. El tiempo depende de las propiedades capacitivas del aparato.


  • Corriente de absorción: Inicialmente alta y cae debido a la capacidad de absorción del aislamiento.


  • Corriente de conducción / fuga: Corriente constante a través y sobre aislamiento. ¡Esto es lo importante!

Curvas que muestran los componentes de la corriente medida durante la prueba de CC del aislamiento.

Figura 2 - Curvas que muestran los componentes de la corriente medida durante la prueba de aislamiento


5. Tipos de pruebas de aislamiento:

Existen tres pruebas principales que podemos realizar, Cada uno tiene su propósito y aplicación. Para obtener una imagen completa y adecuada del estado del aislamiento, se recomienda ejecutar varias pruebas.


5.1 Pruebas de lectura puntual / de corta duración

Medición de corta duración (aprox.60 segundos)

Aquí conectamos nuestro probador a través del aislamiento y lo operamos durante un período de tiempo breve y específico. Tenga en cuenta que la medida varía con el tiempo . Esto significa que después de 30 segundos leerá un valor diferente. La temperatura, la humedad y las condiciones de aislamiento afectarán la lectura. Este método de prueba está bien si prueba aparatos que tienen una capacitancia pequeña o nula.


Sin embargo, los equipos de alto voltaje casi siempre tienen propiedades capacitivas considerablemente grandes, por lo que esta breve prueba solo nos da una idea aproximada de la calidad del aislamiento y no es a prueba de fallas.

Para una determinación precisa, se recomienda utilizar uno de los siguientes métodos.


Curva típica de resistencia de aislamiento (en megaohmios) con tiempo para el método de prueba de "tiempo corto" o "lectura puntual"

Figura 3 - Curva típica de resistencia de aislamiento (en megaohmos) con el tiempo para el método de prueba de "tiempo corto" o "lectura puntual"


5.2 Método de resistencia al tiempo

Este método es bastante independiente de la temperatura y le brinda información concluyente sin registros previos. Se basa en el efecto de absorción de un buen aislamiento en comparación con el de un aislamiento húmedo o contaminado.

Simplemente tome lecturas sucesivas en intervalos de tiempo específicos y observe las diferencias.

Un buen aislamiento mostrará un aumento continuo de la resistencia durante un período de tiempo . Esto es causado por la corriente de absorción. Un buen aislamiento muestra el efecto de carga durante un período de tiempo mucho más largo que el tiempo necesario para cargar la capacitancia del aislamiento. El aislamiento contaminado o húmedo enmascarará este efecto de absorción debido a una alta corriente de fuga que se mantendrá bastante constante, manteniendo baja la resistencia.


Esta prueba es independiente del tamaño del equipo. El aumento de resistencia para un aislamiento limpio y seco se produce de la misma manera que si el componente es grande o pequeño.


Un buen aislamiento muestra un valor más alto después de un período de tiempo más largo. El aislamiento sospechoso mostrará una nivelación en la resistencia.

Curvas típicas que muestran el efecto de absorción dieléctrica en una prueba de resistencia al tiempo, realizada en equipos capacitivos como un devanado de motor grande

Figura 4 - Curvas típicas que muestran el efecto de absorción dieléctrica en una prueba de resistencia al tiempo, realizada en equipos capacitivos como un devanado de motor grande

Gráfico de tarjeta típico de una prueba de resistencia al tiempo o de lectura doble

Figura 5 - Gráfico de tarjeta típico de una prueba de resistencia al tiempo o de lectura doble


5.3 Índice de polarización y relación de absorción dieléctrica

La relación de dos lecturas de resistencia al tiempo se denomina relación de absorción dieléctrica. Es útil para registrar información sobre el aislamiento. Si la relación es una lectura de 10 minutos dividida en lecturas de 1 minuto, el valor se llama índice de polarización .

Estos resultados ofrecen una visión sencilla de la calidad del aislamiento .


Condición de aislamiento

Relación de 60/30 segundos

Relación de 10/1 minutos (índice de polarización)

Peligroso

-

Menos que 1

Cuestionable

1.0 - 1.25

1.0 - 2.0

Bueno

1,4 - 1,6

2.0 - 4.0

Excelente

Por encima de 1,6

Por encima de 4



5.4 Método de voltaje escalonado

Aquí, utilizamos un instrumento de voltaje múltiple para aplicar 2 o más voltajes en pasos. Buscamos cualquier reducción de la resistencia de aislamiento a la tensión más alta. Si la resistencia cae, es un signo de debilidad del aislamiento que aparece a un voltaje más alto.


Cualquier diferencia en términos de megaohmos mostrará signos de debilidad y debe considerarse como un motivo de investigación. La humedad y la suciedad se revelarán mediante pruebas a voltajes que superaron los esperados en servicio.

Es posible que los efectos del envejecimiento o el daño mecánico en un aislamiento bastante limpio y seco no se revelen con una tensión tan baja. A voltajes más altos, la resistencia de tales fallas locales generalmente disminuye rápidamente cuando la tensión eléctrica aumenta por encima de cierto límite.


Curvas típicas con la prueba de "voltaje escalonado"


Figura 6 - Curvas típicas con la prueba de "voltaje escalonado"

Pruebe las curvas por el método de voltaje escalonado, comparando los resultados con un buen y mal aislamiento

Figura 7 - Curvas de prueba por el método de voltaje escalonado, comparando resultados con buen y mal aislamiento


La curva 1 (Figura 7) muestra una caída definida de la resistencia al aumentar el voltaje, lo que indica un problema. La curva 2 (Figura 7) muestra las condiciones encontradas en el mismo devanado del motor después de la operación de limpieza, horneado e impregnación.


La curva 1 muestra la caída de la resistencia, lo que indica un problema. La curva 2 muestra el mismo aparato después de la operación de limpieza, horneado e impregnación. Este método es útil para determinar la presencia de humedad excesiva u otros contaminantes en el aislamiento del equipo.


6. Prueba de voltaje frente a clasificación del equipo

Las pruebas de CD comúnmente utilizadas El voltaje para el mantenimiento de rutina es el siguiente:


Clasificación de AC del equipo

Voltaje de prueba DC

<100 V

100 - 250 V

440 - 550 V

500 - 1000 V

2400 V

1000 - 2500 V

4160 V y superior

1000 - 5000 V o más


Los voltajes para la prueba del equipo son considerablemente más altos que los del mantenimiento de rutina. Para recomendaciones específicas debe consultar al fabricante.


Prueba de prueba Voltajes para equipos rotativos:


  • Prueba de AC de fábrica: 2 × etiqueta de identificación Clasificación + 1000 V

  • Prueba de prueba de CD en la instalación: 0.8 × Prueba de CA de fábrica × 1.6

  • Prueba de prueba de CD después del servicio: 0,6 × prueba de CA de fábrica × 1,6


7. Pruebas durante el secado del equipo

El equipo eléctrico húmedo es un peligro común al que se enfrentan todos los ingenieros de mantenimiento. Si el equipo está mojado por agua dulce, simplemente sáquelo. El agua salada dejará depósitos corrosivos de sal en las superficies metálicas y aislantes, así como en las grietas del aislamiento.


Por tanto, una limpieza excesiva con agua dulce es fundamental.

Hay muchas formas de secar equipos eléctricos, según su tamaño y portabilidad. Se puede utilizar una ráfaga de aire caliente, un horno, circulación de conductores a través de corriente o una combinación . En algunos casos, este secado puede no ser necesario. Si tiene registros anteriores del equipo en cuestión, estos son útiles para determinar las acciones necesarias. 


8. Efecto de la temperatura sobre la resistencia del aislamiento

La resistencia de los materiales aislantes disminuye considerablemente con el aumento de temperatura . Para realizar comparaciones fiables entre lecturas, debemos corregir estas lecturas a una temperatura base (20 ° C) o tomar siempre lecturas a la misma temperatura.

¡Regla principal! Por cada aumento de 10◦c, reduce a la mitad la resistencia. Por cada disminución de 10 ° C, duplique la resistencia. Cada tipo de aislamiento tendrá un grado diferente de cambio de resistencia.

Curva de secado típica en la que se toman lecturas de un minuto de la resistencia del aislamiento cada cuatro horas

Figura 8 - Curva de secado típica en la que se toman lecturas de un minuto de la resistencia del aislamiento cada cuatro horas


9. Preparación para las prueba

  1. ¡Poner fuera de servicio!

    • Apagar

    • Interruptores abiertos

    • Desenergizar 

    • Desconectar

      • Desconectar líneas

      • Desconecte la tierra, neutro 

  2. ¡Asegúrese de lo que está incluido en la prueba!

    • Inspeccione la instalación

      • ¿Qué está conectado / incluido en la prueba?

      • Preste atención a los conductores que se alejan de la instalación (verifique un equipo adicional que disminuya la resistencia)

    • Puede ser necesario aislar los componentes y probar cada uno por separado

    • Descarga de capacitancia

      • Es muy importante que la capacitancia se descargue, tanto antes como después de la prueba de aislamiento.

      • Descargue por un período de 4 veces el tiempo que se aplicó el voltaje de prueba.

    • Fuga de corriente en los interruptores

      • Tenga en cuenta que las lecturas no se verán afectadas por fugas en los interruptores o bloques de fusibles.

      • La corriente de una línea energizada puede filtrarse en el aparato y causar lecturas inconsistentes (línea viva)


10. Precauciones de seguridad

  1. Observe todas las reglas de seguridad cuando ponga el equipo fuera de servicio.

  2. Bloquee los interruptores desconectados.

  3. Pruebe si hay voltajes extraños o inducidos.

  4. Utilizar calzado con suela aislante.

  5. Cuando se trabaja cerca de equipos de alto voltaje, siempre existe la posibilidad de que se inducan voltajes en el aparato bajo prueba o en las líneas a las que está conectado.

  6. Por ello es recomendable desconectar del bus o línea.

  7. Utilice guantes de goma cuando conecte los cables de prueba.

  8. ¡Nunca pruebe aparatos con corriente!

  9. Si es necesario retirar las conexiones a tierra, asegúrese de que no lleven corriente y de que, al desconectarlas, ninguna otra pierda la protección necesaria.

  10. Tenga cuidado con los conductores que se alejan del circuito y asegúrese de que estén desconectados de cualquier fuente de alimentación.

  11. Peligro de descarga por voltaje de prueba:

    • ¡Observe la tensión nominal del instrumento y considérelo con precaución!

    • Los equipos grandes pueden almacenar una cantidad peligrosa de energía

    • Descargue la capacitancia después de la prueba y antes de manipular los cables de prueba.

  12. Peligro de explosión e incendio:

    • No hay peligro de incendio en el uso normal del probador, sin embargo, existe un peligro cuando se prueba el equipo en una atmósfera inflamable o explosiva.

    • Pueden producirse chispas cuando:

      • Conectar los cables de prueba sin descargar la capacitancia.

      • Durante una prueba, arco a través o sobre aislamiento defectuoso.

      • Después de una prueba cuando se descarga la capacitancia, no desconecte los cables de prueba durante al menos 60 segundos después de una prueba, dejando tiempo para que se descarguen.




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