Curso Resistencia de Aislamiento Tec

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE AISLACION EN MOTORES ELECTRICOS

DEFINICIONES BASICAS Resistencia • La Resistencia de un material es la oposición que presenta al flujo de la corriente a través de el. • Los metales como la plata, cobre, aluminio, etc. tienen poca Resistencia , por tanto, son buenos conductores. • Los materiales como el papel, vidrio, plástico, aire, etc. Tienen alta resistencia, por tanto, son malos conductores, es decir, son aislantes. • La resistencia se mide en ohmios. • El símbolo griego omega (Ω) ( Ω) se utiliza para representar  los ohmios. • Las mediciones altas de resistencia se pueden expresar  mediante la adición de prefijos como kilohmios (kΩ) (k Ω) y megohmios (MΩ) (MΩ)..

DEFINICIONES BASICAS Resistencia • La Resistencia de un material es la oposición que presenta al flujo de la corriente a través de el. • Los metales como la plata, cobre, aluminio, etc. tienen poca Resistencia , por tanto, son buenos conductores. • Los materiales como el papel, vidrio, plástico, aire, etc. Tienen alta resistencia, por tanto, son malos conductores, es decir, son aislantes. • La resistencia se mide en ohmios. • El símbolo griego omega (Ω) ( Ω) se utiliza para representar  los ohmios. • Las mediciones altas de resistencia se pueden expresar  mediante la adición de prefijos como kilohmios (kΩ) (k Ω) y megohmios (MΩ) (MΩ)..

Ley de ohm • La ley de Ohm, permite relacionar la corriente con el voltaje y la resistencia. Se expresa mediante la ecuación: E=IxR donde E = voltaje en volts I = corriente en amperes R = resistencia en ohms • Despejando obtenemos: obtenemos: I = E / R; y también R = E / I. • Sabiendo dos magnitudes de un circuito podemos calcular otra tercera.

Resistencia de Aislacion (RA) • Resistencia óhmica que presenta la aislación eléctrica de un equipo o instalación, al aplicarle una tensión continua de ensayo “E” “E”.. • El valor de esta resistencia puede variar apreciablemente desde el instante en el que se aplica la tensión continua “E”, hasta el instante en que tiende a estabilizarse su valor.

¿Qué hace que el aislamiento se deteriore? El proceso de deterioro de los materiales aislantes se puede ver acentuado por una o varias de las causas siguientes: • Calentamiento o enfriamiento excesivo; • Danos mecanicos; • Vibraciones; • Polvos, suciedades, etc.; •  Aceites; • Vapores y humos corrosivos; • Humedad originada en procesos industriales; • Humedad del ambiente.

¿Qué hace que el aislamiento se deteriore? Las mediciones de resistencia de aislacion resultan, dentro de este contexto, la metodologia mas adecuada para la evaluacion rapida, sencilla y economica del estado en que se encuentra la aislacion de un equipo

Como se obtiene un diagnostico del estado del aislamiento? Se utilizan Medidores de Aislamiento • El medidor de aislamiento es un instrumento portátil que proporciona una lectura directa de la resistencia de aislamiento. • Para un buen aislamiento, la resistencia generalmente da lectura en el rango de megaohms o más alto. • El medidor de aislamiento es esencialmente un medidor  de resistencia de rango alto (Megohmetro) con un generador de cd incorporado. • Desarrolla un voltaje de cd alto que ocasiona varias corrientes pequeñas a través y sobre la superficie del aislamiento que se prueba (componentes de la corriente de prueba).

Componentes de la corriente de prueba Si se aplica un voltaje de prueba a través de una pieza de aislamiento, luego por medición de la corriente resultante y aplicando la Ley de Ohm (R = E / I), se puede calcular la resistencia de aislamiento. Desdichadamente, fluye más de una corriente, que tiende a complicar las cosas, estas componentes son: • Corriente de carga capacitiva • Corriente de absorción o polarización • Corriente de fuga superficial • Corriente de conducción

Componentes de la corriente de prueba Corriente de carga capacitiva

Corriente total

Corriente de absorción

Corriente de fuga o conducción

Componentes de la corriente de prueba

Superficie Dipolos de fuga

Carga Almacenada

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD A TENER EN CUENTA Con el fin de proveer a la seguridad personal, a la del equipamiento de ensayo y garantizar la confiabilidad de las mediciones:

Antes de Cada Ensayo. • a) Verificar la ausencia de tensión mediante instrumentos o dispositivos adecuados. • b) Aunque se verifique que no hay tensión, es conveniente por razones de • seguridad cortocircuitar y poner a tierra las partes conductoras entre las que se • medirá la aislación, durante un lapso mínimo de 15 mi n. • c) Si se verifica que hay tensión, se procederá a descargar la energía electrostática • almacenada en la aislación mediante resistores apropiados, hasta que se • verifique la ausencia de tensión según lo indicado en a), procediéndose a • continuación según b). • Después de cada Ensayo o Serie de Ensayos. • Se procederá según lo indicado en c). El tiempo de descarga será lo suficientemente • largo como para limitar la carga remanente a valores seguros para el personal que • interviene en los ensayos. Se estima que ese tiempo es mayor o igual que el que fue • necesario para obtener lecturas estables de la resistencia de aislación.

VALORES DE LA TENSION CONTINUA DE ENSAYO Tabla 1. Tensiones Continuas de Ensayo en Función de la Tensión Nominal del Equipamiento

Tensiones Alternas Nominales del Equipamiento “Un” (V) Un ≤ 110

Tensiones Continuas de Ensayo "E” (V) 100 a 250

110 < Un ≤ 660

500 a 1000

660 < Un ≤ 1000

500 a 2500

1000 < Un ≤3300

1000 a 5000

3300 < Un

2500 a Emáx (*)

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RESISTENCIA DE AISLACION • La resistencia de aislación disminuye su valor con el aumento de la temperatura del aislante ensayado.

• Se hace necesario corregir los valores medidos para referirlos a una misma temperatura de referencia “Θₒ” para poder comparar así  resistencias de aislación obtenidas en distintas oportunidades. • Como regla aproximada se puede afirmar que la resistencia de aislación se reduce a la mitad por cada 10 ºC de aumento de temperatura y aumenta al doble por cada 10ºC de disminución de la temperatura. • La figura 4 permite obtener los factores de corrección K (Θ), para llevar una resistencia de aislación medida a la temperatura Θ, al valor  de la temperatura de referencia de Θ ₒ igual a 20ºC.

• Por ejemplo, para un motor en el cual se midió una resistencia de aislación de 50 MΩ a Θ = 3Oº C de temperatura, la resistencia a 2Oº C será:

R A (20°C) = K ( Θ ) × R A( Θ ) = K (30°C) × R A(30°C) = 2 × 50  MΩ =  100 MΩ • Si se desea utilizar otra temperatura como referencia (por ejemplo Θₒ’ = 4Oº C), la curva de las figura 4 siguen siendo aplicables. En este caso se emplea la fórmula siguiente:

R A (40°C) = R A(20°C) / K (40°C) = R A(20°C) / 4 

Fig. 4 Factor de corrección por temperatura K( Θ) para máquinas eléctricas.

TIPOS DE PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO Se tienen tres maneras distintas de evaluar la aislacion electrica: 1) Comprobación puntual del aislamiento 2) La comprobación de absorción dieléctrica 3) La comprobación de aislamiento de voltaje escalonado. Condiciones generales que se deben tener en cuenta para llevar a cabo dichas comprobaciones: • Normas particulares para el equipo a comprobar  • Precauciones de seguridad • Valores de tension continua de ensayo • Influencia de la temperatura y humedad sobre la R A

Procedimiento de Ensayo Para asegurar una apropiada instalación e integridad: 1. Verificar que la fuente de energía este aislado/desconectado del sistema de prueba. 2. Seleccionar el apropiado nivel de voltaje. 3. Conectar cables. 4. Tomar lecturas. 5. Permitir la descarga del voltaje de ensayo 6. Probar cada conductor.

Comprobación puntual del aislamiento • El ensayo consiste en realizar una lectura de la resistencia de aislación a los 60 s de aplicada la tensión continua de ensayo „‟E‟‟. •  Al mismo tiempo se mide la temperatura de la aislación. • El valor de resistencia leído se corrige por temperatura y la resistencia de aislación así obtenida (referida a una temperatura de 40 °C) debe satisfacer :

R A (40°C)

≥

R A(40°C) min 

Siendo:

R A (40°C) = Resistencia de aislación medida y referida a 40 ºC; R A(40°C) min  = Resistencia de aislación mínima admisible a 40 ºC (tabla x) • Se puede volcar el valor medido en una planilla o gráfica de los valores de la resistencia de aislación registrados anteriormente en forma periódica, (figura x). Para ello la medición se debe realizar en las mismas condiciones en las cuales se hicieron las determinaciones anteriores.

Comprobación puntual del aislamiento Fig. x Prueba de la resistencia de aislamiento

Fig. x Variación de la resistencia de aislación de un motor en un periodo de varios años.

Comprobación de absorción dieléctrica • El ensayo se realiza aplicando la tensión de ensayo “E” y midiendo a partir del instante inicial, la resistencia de aislación cada 10 s hasta completar el primer minuto.

• Los valores así obtenidos se grafican en función del tiempo (figura x) y se calcula el valor de la relación de absorción dieléctrica RAD, definido por la formula: RAD = R A(60 seg) / R A(30 seg) • Se continúa con la aplicación de la tensión de ensayo midiendo, a partir del primer minuto, la resistencia de aislación cada minuto hasta llegar a los 10 min. • Los valores así obtenidos permiten trazar una curva resistencia  – tiempo (figura x) y se calcula el índice de polarización IP, con la formula : IP = R A(10 minutos) / R A(1 minuto)

Comprobación de absorción dieléctrica Figura X. Curvas de Resistencia - Tiempo para un Ensayo de Absorción Dieléctrica con una duración de 60 segundos.

Comprobación de absorción dieléctrica

Fig. x Curvas de Absorción sobre un motor , Ensayadas en dos periodos distintos.

Comprobación de aislamiento de voltaje escalonado • Para este ensayo el medidor de aislamiento debe tener dos o más niveles de tensión de ensayo. Los niveles de tensión aplicados deben cumplir con lo indicado en la tabla 1. • Se aplican los niveles disponibles de tensión con valores sucesivos crecientes. Para cada uno de estos niveles se mide cada 10 s la resistencia de aislación a partir de su instante inicial hasta llegar a los 60 segundos.

• Con los valores medidos para cada valor de tensión de ensayo, se trazan curvas resistencia-tiempo, como la de la figura x y curvas como la indicada en la figura x con los valores de resistencia de aislación a los 60 segundos.

Comprobación de aislamiento de voltaje escalonado Figura x. Curvas de Resistencia –  Tiempo para el ensayo con voltaje escalonado

Comprobación de aislamiento de voltaje escalonado Figura x. Curvas de Resistencia –  Tensión Aplicada para el ensayo con voltaje escalonado, antes y después de la Reparación

Valores minimos recomendados de la resistencia de aislacion Para maquinas electricas rotativas de C.C. y de C. A., la norma IEEE 43 – 2000 recomienda la utilizacion de R A minimas detalladas en la siguiente tabla :

Tabla 2. Valores Mínimos de resistencia de Aislamiento para 40º C Resistencia de Aislamiento (MΩ)

Tipo de Máquina

R A min  (1 minuto) = kV + 1 KV = tension nominal de la máquina entre terminales, en kilovolts

Para bobinados fabricados antes de 1970, todos los bobinados de campo y otros no descritos abajo

R A min  (1 minuto) = 100 

Para armaduras DC y estatores  AC construidos después de 1970

R A min  (1 minuto) = 5 

Para máquinas de bobinado aleatorio y conformado y con tensiones menores a 1 kV.

Valores minimos recomendados del IP Para maquinas electricas rotativas de C.C. y de C. A., la norma IEEE 43  – 2000 recomienda la utilizacion de RAD e IP minimos detallados en la siguiente tabla : Tabla 3. Estado de la Aislación en Función de “RAD” e “IP” Relación de Absorción Dieléctrica RAD

Indice de Polarización IP

Clasificación del Estado de la Aislación

RAD < 1,1

IP < 1

"Peligroso"

1,1 ≤ RAD < 1,25

IP