Cada material del aislamiento en cierta medida está caracterizado por su capacidad de conducir la corriente eléctrica, así que no hay ningún aislamiento perfecto, completamente no conductivo. Esta propiedad es utilizada para determinar la resistencia de los materiales del aislamiento en dispositivos eléctricos. La inspección del estado técnico de las instalaciones eléctricas, requerida por la normativa de edificación o eléctrica y realizada de conformidad con la norma IEC 60364-6:2016 [1], tiene que incluir la medición de la resistencia del aislamiento de, entre otros, el cableado eléctrico desde cual está constituida la instalación. Asimismo, así es como estas mediciones son generalmente percibidas en el entorno de los electricistas que se ocupan de las mediciones eléctricas.
De este modo se determina un cierto estereotipo en cuanto a los aparatos de medida usados en esta área. El estereotipo está basado en el hecho de que para medir la resistencia del aislamiento se puede usar cualquier medidor con la tensión de prueba adecuada. Esta afirmación es en principio aceptable, pero únicamente en cuanto a las mediciones de las instalaciones eléctricas mencionadas anteriormente.
Sin embargo, el único problema con el cual hay que enfrentarse es la preparación de una instalación eléctrica para realizar las mediciones. En el caso de las instalaciones eléctricas que están funcionando es un proceso laborioso que requiere mucho esfuerzo y la desconexión de la tensión, recepción y los dispositivos de control (p. ej., actuadores), algo que no siempre resulta posible. De todas maneras, se puede eliminar este inconveniente si se utiliza la posibilidad de cortocircuitar los cables activos durante la medición en circuitos individuales, conforme a lo permitido por la norma IEC 60364-6:2016 p 61.3.3. [1].
La situación es diferente en caso de las mediciones más avanzadas de, por ejemplo, motores eléctricos, transformadores, cables de media tensión o dispositivos que requieren altas tensiones de prueba. Lo fundamental entonces es fijarse en los fenómenos que ocurren durante la medición y los medidores que puedan permitir la correcta realización de la prueba.
De todos modos, hay que prestar atención a los fenómenos que ocurren durante la investigación (resultantes de la capacidad y la absorción), especialmente para objetos con capacidades significativas (cables) u objetos como motores o transformadores. Así pues, en tales casos, la observación de los cambios en la resistencia y la corriente de la medición en función del tiempo puede demostrar un peligroso debilitamiento del aislamiento, independientemente de que el resultado de la medición de la resistencia del aislamiento se considere positiva. En este artículo serán presentadas las bases de medición de la resistencia del aislamiento, cálculos de los coeficientes DAR y PI y algunos ejemplos prácticos de su aplicación.
La medición de la resistencia del aislamiento consiste en medir la corriente que fluye por el material aislante manteniendo la tensión de prueba apropiada para el objeto. La resistencia del aislamiento del material del que se hizo este aislamiento será calculada usando la ley de Ohm. Gracias a la posibilidad de contrastarlo con los valores requeridos, este parámetro es generalmente considerado la última instancia suficiente para evaluar si el estado del aislamiento del objeto es satisfactoria o no.
De todos modos, hay que prestar atención a los fenómenos que ocurren durante la investigación (resultantes de la capacidad y la absorción), especialmente para objetos con capacidades significativas (cables) u objetos como motores o transformadores. Así pues, en tales casos, la observación de los cambios en la resistencia y la corriente de la medición en función del tiempo puede demostrar un peligroso debilitamiento del aislamiento, independientemente de que el resultado de la medición de la resistencia del aislamiento se considere positiva. En este artículo serán presentadas las bases de medición de la resistencia del aislamiento, cálculos de los coeficientes DAR y PI y algunos ejemplos prácticos de su aplicación.
Asimismo, así es como estas mediciones son generalmente percibidas en el entorno de los electricistas que se ocupan de las mediciones eléctricas.
De este modo se determina un cierto estereotipo en cuanto a los aparatos de medida usados en esta área. El estereotipo está basado en el hecho de que para medir la resistencia del aislamiento se puede usar cualquier medidor con la tensión de prueba adecuada. Esta afirmación es en principio aceptable, pero únicamente en cuanto a las mediciones de las instalaciones eléctricas mencionadas anteriormente.
Sin embargo, el único problema con el cual hay que enfrentarse es la preparación de una instalación eléctrica para realizar las mediciones. En el caso de las instalaciones eléctricas que están funcionando es un proceso laborioso que requiere mucho esfuerzo y la desconexión de la tensión, recepción y los dispositivos de control (p. ej., actuadores), algo que no siempre resulta posible. De todas maneras, se puede eliminar este inconveniente si se utiliza la posibilidad de cortocircuitar los cables activos durante la medición en circuitos individuales, conforme a lo permitido por la norma IEC 60364-6:2016 p 61.3.3. [1].
La situación es diferente en caso de las mediciones más avanzadas de, por ejemplo, motores eléctricos, transformadores, cables de media tensión o dispositivos que requieren altas tensiones de prueba. Lo fundamental entonces es fijarse en los fenómenos que ocurren durante la medición y los medidores que puedan permitir la correcta realización de la prueba.
Figura 1. presenta un diagrama ilustrativo de las corrientes en función del tiempo. Al aplicar la tensión de prueba al circuito medido, la corriente inducida por la capacidad es la más grande y después de cargar la capacidad desaparece mucho más rápido que la corriente de absorción, que también se disipara, algo que a estos efectos resulta de la capacidad del material de almacenar la carga. Sólo cuando estos fenómenos hayan cesado se puede leer el resultado de la resistencia del aislamiento. Hay que señalar que los cambios en el resultado del dispositivo de medición causados por estas corrientes en realidad no significan cambios en la resistencia del aislamiento, sino que son un mero resultado del proceso de medición.
La realización de pruebas rutinarias se limita en principio a la lectura del valor de resistencia de aislamiento medido después de que el resultado se ha estabilizado. De todos modos, al observar este proceso durante cierto tiempo se obtiene una herramienta de diagnóstico muy relevante y de gran utilidad. La razón es porque se puede producir un fallo de aislamiento, que descalificará el objeto probado a pesar de cumplir con el criterio de resistencia admisible. Normalmente, se producen casos de este tipo cuando se producen averías puntuales e incompletas en el aislamiento durante la reparación de, por ejemplo, un motor. Esto se aplica no sólo para los rebobinados de motores, sino también a las reparaciones de tipo mecánico, p. ej., la sustitución de rodamientos (la colocación de la aleta del motor puede perjudicar el aislamiento de la cara del bobinado). La correcta utilización de la información procedente del proceso de inspección puede protegernos de una decisión falsa sobre el pleno rendimiento del objeto examinado.n un mero resultado del proceso de medición.
El coeficiente DAR y PI
Al medir un buen aislamiento, sin daños ni amortiguación, hay que esperar que las indicaciones del medidor aumenten con el tiempo, a consecuencia del cambio en la corriente total, mostrado en la Figura 2. Los coeficientes específicos del proceso de medición se calculan basado en los intervalos de tiempo: DAR (dielectric absorption ratio) y PI (polarisation index).
Evidentemente, un aumento en las indicaciones del medidor causa que los coeficientes mencionados tomarán valores mayores a 1, lógicamente para un buen aislamiento.
El coeficiente de absorción dieléctrica (DAR) es la relación entre el resultado de la medición de MΩ en 1 minuto y el resultado en MΩ después de 30 segundos. Una vez que la corriente de fuga medida consigue estabilizarse en 1 minuto, normalmente la prueba ya no se utiliza para determinar el coeficiente PI, puesto que la relación de los valores medidos se situará aproximadamente a 1. Según la fórmula, el coeficiente PI es, correspondientemente, el resultado en MΩ después de 10 minutos frente al resultado en MΩ después de 1 minuto.