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7/26/2019 Guia de Pruebas +1kV_es

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Gua de pruebas de

diagnstico de aislamiento

a voltajes superiores a 1 kV

NMERO DE SERVICIO AL CLIENTESIN CARGO

1-214-330-3219La palabra Megger es una marca comercial registrada

WWW.MEGGER.COM


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POR QU UN EQUIPO DE PRUEBAS DE AISLAMIENTO DE 10 KV?

Megger invent las pruebas de aislamiento antes del comienzo del siglo XX y contina liderando en el mercado coninnovaciones y avances tecnolgicos. Por qu desarrollamos entonces un modelo de 10 kV cuando todos los demsproveedores se detuvieron en 5 kV? La respuesta se encuentra en las normas IEEE. Megger desarroll una unidad de10 kV para cumplir con las nuevas recomendaciones para pruebas descritas por IEEE. Megger ofrece un equipo depruebas de aislamiento de 10 kV desde 2001.

En marzo de 2000, la Junta de Normas de IEEE-SA aprob una revisin de la norma IEEE 43-1974. La norma 43-2000,Prctica recomendada de IEEE para pruebas de resistencia de aislamiento en maquinaria rotativa, hace nfasis enla necesidad de mejorar las prcticas actuales para adecuarse a cambios y mejoras en materiales de aislamiento y enla ventaja de realizacin de pruebas a voltajes ms altos, que revelan fallas que de otra manera no seran advertidas.

A continuacin, un breve resumen de los puntos destacados de la norma:

nSe recomiendan voltajes de prueba de hasta 10 kV para devanados especificados para ms de 12 kV.

nSe recomiendan tanto la prueba de resistencia de aislamiento como la del ndice de polarizacin.

nLos resultados de la prueba se deben comparar con valores histricos para identificar los cambios.

nEn lugar de los registros histricos, para ambas pruebas se indican valores mnimos aceptables(basados en el tipo de equipo).

nDependiendo de la especificacin de la mquina, las lecturas para una de las pruebas oambas deberan superar los valores mnimos aceptables.

nSi las lecturas estn por debajo de los valores mnimos aceptables, no se recomiendan laspruebas de sobrevoltaje ni la operacin con el devanado.

La norma 43-2000 del IEEE recomienda un procedimiento para la medicin de la resistencia de aislamiento de losdevanados de la armadura y del campo en mquinas rotativas especificadas a 1 hp, 750 W o potencia mayor y seaplica a mquinas sincrnicas, mquinas de induccin, mquinas de CC y condensadores sincrnicos. No se aplica amquinas de potencia fraccionaria. Tambin recomienda el voltaje para las prueba de aislamiento (basada en losrangos del devanado) y los valores mnimos aceptables de la resistencia de aislamiento para los devanados de lasmquinas rotativas de CA y CC.

Para ms informacin sobre la norma IEEE, consulte la pgina 27 de este folleto.


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GUA DE PRUEBAS DE DIAGNSTICO DE AISLAMIENTO A VOLTAJES SUPERIORES A 1 KV 1

NDICE

Introduccin .......................................................................2

Qu es el aislamiento? .....................................................2

Qu ocasiona la degradacin del aislamiento? .........3

Solicitacin elctrica ..................................................3

Solicitacin mecnica .................................................3

Ataque qumico .........................................................3

Solicitacin trmica....................................................3

Contaminacin ambiental .........................................3

Cmo puede ayudarme el mantenimientopreventivo? ....................................................................3

Beneficios de la nueva tecnologa ..............................4

Cmo se mide la resistencia de aislamiento ....................5

Cmo funciona un equipo de pruebas deaislamiento ....................................................................5

Componentes de la corriente de prueba .....................5

Corriente de carga capacitiva ...................................5

Corriente de absorcin o polarizacin .....................5

Corriente de fuga superficial ....................................5

Corriente de conduccin ...........................................6

Conexin del equipo de pruebas de aislamiento ........6

Conexiones tpicas seleccionadas .................................7

Cable de potencia blindado ......................................7

Interruptor de circuito / aisladores pasamuros ........7

Transformador de potencia ......................................7

Generador de CA .......................................................7

Escala del equipo de pruebas de resistencia deaislamiento ....................................................................7

Caractersticas de voltaje ..............................................8

El terminal de proteccin ..................................................9

Introduccin ..................................................................9

Funcionamiento del terminal de proteccin ..........10

Desempeo del terminal de proteccin .................11

Comparacin de resultados.....................................12

El terminal de proteccin como unaherramienta de diagnstico ....................................12

Proteccin del terminal de proteccin ..................12

Palabras finales ........................................................13

Evaluacin e interpretacin de resultados.....................14

Interpretacin de la lectura infinito ..........................14

Pruebas de diagnstico de aislamiento conalto voltaje .......................................................................15

Prueba de lectura puntual ..........................................15

Prueba de tiempo vs. resistencia ................................17

Prueba de ndice de polarizacin ...............................17

Prueba de escaln de voltaje......................................19

Prueba de rampa de voltaje .......................................19

Prueba de descarga dielctrica ...................................21

Problemas diferentes/pruebas diferentes ..................23

Apndices .........................................................................22Fuentes potenciales de error / Asegurarresultados de prueba de calidad ................................24

Cables de pruebas ....................................................24

Mediciones superiores a 100 G .............................24

Declaraciones de exactitud .....................................24

Suministro del voltaje indicado ..............................24

Rechazo de interferencia ........................................25

Reglas sobre realizacin de pruebas ycomparacin.............................................................25

Especificacin CAT .......................................................26

Lineamientos de la especificacin CAT...................26

La importancia de la especificacin CAT ................27

Algunas estadsticas bsicas sobre laespecificacin CAT ...................................................27

Pruebas de resistencia de aislamiento demaquinaria rotativa ....................................................27

Efectos de la temperatura ..........................................29

Efectos de la humedad ...............................................30

Proteccin contra ingreso ...........................................30

Pruebas de alto potencial ...........................................31

Lecturas de corriente (nA) vs. Lecturas deresistencia (M) .......................................................32

Capacidad de quemado ..............................................32

Secado de equipo elctrico.........................................32

Descarga del elemento bajo prueba ..........................33

Tiempo de carga para equipos grandes ....................34

Equipos de pruebas de aislamiento accionadospor motor ....................................................................34

Diseo de los cables de prueba .....................................34

Mejoras significativas en seguridad ...........................35

Cosas a tener en cuenta para unaoperacin segura .........................................................35

Advertencias de seguridad .........................................36

Diseo del estuche del instrumento ...............................36

Proteccin de retardo de fuego .................................37

Equipos de pruebas de aislamiento de Megger ............38

MIT515, MIT525, MIT1025 ..........................................38

S1-552/2, S1-554/2, S1-1052/2, S1-1054/2 ....................38

Modelos MJ15 y BM15 ................................................39

Cables de pruebas .......................................................39


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2 GUA DE PRUEBAS DE DIAGNSTICO DE AISLAMIENTO A VOLTAJES SUPERIORES A 1 KV

INTRODUCCIN

El aislamiento elctrico se degrada a lo largo del tiempodebido a las diferentes solicitaciones a las cuales essometido durante su vida til normal. El aislamiento sedise para soportar estas solicitaciones durante una

cantidad de aos, considerada como la vida til de eseaislamiento. Usualmente puede tratarse de dcadas.

Las solicitaciones anormales pueden acelerar esteproceso natural de envejecimiento y acortar severamentela vida til del aislamiento. Debido a esto, es una buenaprctica realizar pruebas regularmente para determinarsi ocurre un envejecimiento acelerado y de ser posible,identificar si los efectos se pueden revertir o no.

El propsito de las pruebas de diagnstico deaislamiento es:

n Detectar un envejecimiento acelerado.

n Identificar la causa de dicho envejecimiento.

n Identificar, de ser posible, las acciones msapropiadas para corregir la situacin.

La forma ms simple de realizar pruebas dediagnstico es una prueba puntual. La mayorade los profesionales de mantenimiento elctrico hanrealizado pruebas puntuales, donde se aplica un voltajeal aislamiento y se mide una resistencia. En este casoel diagnstico se limita a el aislamiento est en buenestado o a el aislamiento est en mal estado. Peroqu hacemos luego de haber realizado este diagnstico?

Es un poco como ir con una tos fea al mdico y que elmdico simplemente le diga: Usted tiene una tos fea.A usted no le gustara irse solo con esa informacin.Usted espera que el doctor lo examine, realice algunaspruebas, y le diga porqu tiene una tos fea y qu hacerpara curarla.

Dentro de las pruebas de aislamiento, una nica pruebapuntual equivale a que el mdico le diga que usted estsano o est enfermo. La informacin es mnima. Este esel tipo de prueba que tpicamente se realiza en circuitosde bajo voltaje, donde el costo de una falla es bajo y losequipos se pueden reemplazar fcil y econmicamente.Dado que el equipo bajo prueba es de bajo voltaje, estaspruebas se realizan tpicamente a un voltaje de pruebade 500 o 1000 V, y son conocidas para cualquier personaque realiza mantenimiento elctrico.

Sin embargo, si el mdico registra los resultados de losexmenes y los compara con los de visitas anteriores,puede aparecer una tendencia que lo lleve a prescribirun medicamento. De una manera similar, si se registranlas lecturas de resistencia de aislamiento y se las compara

con lecturas obtenidas con anterioridad, quizs seaposible observar una tendencia y de ser necesario,prescribir acciones correctivas.

La realizacin de pruebas de diagnstico de aislamiento

a voltajes superiores a 1 kV puede resultarle menosfamiliar a muchas personas que realizan mantenimientoelctrico. El propsito de este folleto, por lo tanto, es:

n Familiarizar al lector con la realizacin de pruebasde diagnstico de resistencia de aislamiento.

n Proporcionar los lineamientos para evaluar losresultados de estas pruebas de diagnstico deresistencia de aislamiento.

n Presentar los beneficios de pruebas de voltajesmltiples, a voltajes superiores.

Al final del folleto se incluyen una serie de apndices

para proporcionar al lector informacin adicionalrelacionada con las pruebas de diagnstico deaislamiento.

Este folleto se basa en los principios establecidos enel folleto A Stitch in Time The Complete Guide toElectrical insulation Testing publicado por primera vezen 1966 por la compaa James G. Biddle.

QU ES EL AISLAMIENTO?

Todo conductor elctrico de una instalacin, ya sea enun motor, generador, cable, interruptor, transformadoro cualquier otra cosa, est cubierto con algn tipo de

aislamiento elctrico. Mientras que el conductor esen si mismo un buen conductor (en general de cobreo aluminio) de la corriente elctrica que alimenta alos equipos elctricos, el aislamiento deber resistir lacorriente y mantenerla en su camino a lo largo delconductor. La comprensin de la Ley de Ohm, expresadaen la siguiente ecuacin, es la clave para entender laspruebas de aislamiento:

E = I x R

donde,

E = voltaje en voltios

I = corriente en amperios

R = resistencia en ohmios

Para una resistencia dada, a mayor voltaje, mayorcorriente. De manera inversa, cuanto menor es laresistencia del conductor, mayor es la corriente quecircula con el mismo voltaje.


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Ningn aislamiento es perfecto (no tiene resistenciainfinita), de manera que algo de la corriente circulapor el aislamiento o a travs de l hacia la tierra. Talcorriente puede ser muy pequea para la mayora de losfines prcticos pero es la base del funcionamiento de los

equipos de prueba de aislamiento.

Entonces, qu es un buen aislamiento? Buenosignifica una resistencia relativamente alta al flujo dela corriente. Cuando se usa para describir un materialaislante, bueno tambin consiste en la capacidadde mantener una resistencia alta. La medicin dela resistencia puede decir qu tan bueno es elaislamiento.

Qu ocasiona la degradacin del aislamiento?

Existen cinco causas bsicas para la degradacin delaislamiento. Ellas interactan entre s y ocasionan

una espiral gradual de declinacin de la calidad delaislamiento.

Solicitacin elctrica

El aislamiento se disea para una aplicacin particular.Los sobrevoltajes y subvoltajes generan solicitacionesanormales dentro del aislamiento, que pueden conducira un agrietamiento o delaminacin del mismo.

Solicitacin mecnica

Los daos mecnicos, tales como golpear un cablecuando se cava una zanja, resultan bastante obvios,pero la solicitacin mecnica tambin puede ocurrir por

operar una mquina fuera de balance o por paradasy arranques frecuentes. La vibracin resultante de laoperacin de una mquina puede provocar defectosdentro del aislamiento.

Ataque qumico

Aunque es de esperarse que los vapores corrosivos daenel aislamiento, la suciedad y el aceite tambin puedenreducir la efectividad del aislamiento.

Solicitacin trmica

La operacin de maquinaria en condicionesexcesivamente calurosas o fras ocasionar

sobreexpansin o sobrecontraccin del aislamiento, quepuede generar grietas y fallas. Sin embargo, tambinse produce una solicitacin trmica cada vez que unamquina se arranca o para. A menos que la maquinariaest diseada para un uso intermitente, cada parada ycada arranque afectarn de manera adversa al procesode envejecimiento del aislamiento.

Contaminacin ambiental

La contaminacin ambiental abarca a varios agentes quevan desde la humedad por procesos hasta la humedadde un da hmedo; tambin el ataque de roedores queperforan el aislamiento.

El aislamiento comienza a degradarse tan pronto comose pone en servicio. El aislamiento para una aplicacindeterminada se disea para proporcionar un buenservicio durante muchos aos, en condiciones normalesde operacin. Sin embargo, condiciones anormalespueden tener un efecto daino que, si se deja sinatencin, acelerarn la degradacin y finalmenteocasionarn una falla en el aislamiento. Se considera queel aislamiento ha fallado si no evita de manera adecuadaque la corriente elctrica circule por trayectorias nodeseables. Esto incluye al flujo de corriente a travsde las superficies exterior o interior del aislamiento

(corriente de fuga superficial), a travs del cuerpo delaislamiento (corriente de conduccin) o por otras variasrazones.

Por ejemplo, en el aislamiento pueden aparecer agujerospequeos y grietas, o la humedad y materiales extraospueden penetrar las superficies. Estos contaminantes seionizan fcilmente bajo el efecto de un voltaje aplicadoy proporcionan una trayectoria de baja resistenciapara la corriente de fuga superficial, que aumentaen comparacin con superficies secas sin contaminar.Limpiando y secando el aislamiento, sin embargo, serectificar fcilmente esta situacin.

Otros enemigos del aislamiento pueden producir undeterioro que no se cura tan fcilmente. No obstante,una vez que ha comenzado la degradacin delaislamiento, los diferentes iniciadores tienden a asistirseentre s para aumentar la rapidez de la declinacin.

Cmo puede ayudarme el mantenimiento preventivo?

Si bien hay casos donde la cada en la resistencia deaislamiento puede ser repentina, como cuando seinunda el equipo, en general, se reduce gradualmente,lo que provee una advertencia suficiente si se pruebaperidicamente. Estas verificaciones regulares permitenun reacondicionamiento planeado antes de una falla enel servicio y/o una situacin de choque.

Sin un programa de pruebas peridico todas las fallasse presentarn en forma sorpresiva, no planeada,inconveniente y posiblemente muy costosa en tiempoy recursos y, por lo tanto, costosa para reparar. Porejemplo, considere un motor pequeo que se usa enuna planta de procesamiento para bombear un materialque se solidificar si se deja de bombear. Una falla


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inesperada de este motor costar decenas, e inclusocientos de miles de dlares para rectificar si se consideratambin en el clculo el tiempo de inactividad de laplanta. Sin embargo, si se hubieran incluido pruebasde diagnstico de aislamiento en el programa de

mantenimiento preventivo habra sido posible planearel mantenimiento o el reemplazo del motor con fallaen un momento en que la lnea estuviera inactivay as minimizar los costos. Incluso, la condicin delmotor podra haber sido mejorada mientras estabafuncionando.

Si una degradacin avanzada del aislamiento permanecesin detectarse, existe mayor probabilidad de descargaelctrica y an de muerte para el personal; hay mayorprobabilidad de incendio producido elctricamente; lavida til del equipo elctrico se puede reducir y/o lasinstalaciones pueden experimentar perodos inactivos no

programados y costosos. La medicin de la calidad delaislamiento de manera regular es una parte crucial decualquier programa de mantenimiento dado que ayudaa predecir y prevenir rupturas de equipos elctricos.

Esto resulta particularmente adecuado ahora,considerando que una parte importante de la redelctrica en Estados Unidos y Europa fue instaladaen la dcada del 50 en un despliegue de inversin deposguerra. Algunos equipos estn aproximndose alfinal de su vida de diseo, mientras que otros ya la hanexcedido pero an operan de manera satisfactoria.

Dado que las pruebas de diagnstico se reservan

generalmente para los equipos ms crticos, en general,pero no siempre, se encuentra que los equipos deprueba de diagnstico presentan salidas de voltaje de 5o 10 kV. Estos voltajes son ms adecuados para probarlos recursos de medio voltaje tales como mquinas,cables, transformadores.

Beneficios de la nueva tecnologa

Los equipos de prueba de aislamiento se remontan aprincipios del siglo XX cuando Sydney Evershed y ErnestVignoles desarrollaron su primer equipo de prueba deaislamiento (el cual, desde 1903, evolucion en el rango

de equipos de prueba de Megger

).En los primeros das, la mayora de los instrumentos eranaccionados manualmente por medio de una manivela.Esto limitaba su capacidad para realizar pruebas quetardaban un tiempo prolongado para completarse, ylimitaban la estabilidad del voltaje a la habilidad deloperador para operar la manivela de manera uniforme.Posteriormente, se pudo accionar a estos mismosinstrumentos con un motor externo que ayudaba en

las pruebas de larga duracin pero que mejoraba muypoco la estabilidad del voltaje. Sin embargo, el rango deestos instrumentos raramente superaba los 1000 M. Losmovimientos analgicos eran muy pesados y en realidadamortiguaban los eventos transitorios.

La aparicin de la electrnica y el desarrollo de latecnologa de bateras revolucionaron el diseo de losequipos de prueba de aislamiento. Los instrumentosmodernos son alimentados por lnea o bateras yproducen voltajes de prueba muy estables en un rangode condiciones muy amplio. Tambin pueden medircorrientes muy pequeas de modo que su rango demedicin de resistencia de aislamiento se extiendevarios miles de veces en el rango de los teraohmios(T). Algunos pueden incluso reemplazar al lpiz, papely cronmetro, que se utilizaban anteriormente pararecoger los resultados de manera manual, registrando

los datos en la memoria para descargarlos y analizarlosposteriormente. Resulta afortunado que se hayanlogrado estas sorprendentes mejoras dado que losfabricantes de materiales de aislamientos han trabajadomuy duro tambin, y como consecuencia los materialesmodernos de aislamiento ahora poseen resistenciasmucho mayores que las de principios del siglo XX.

La tecnologa ms nueva ofrece un funcionamientomejorado de modo que los procedimientos establecidospueden producir ms informacin y se puede disponerde nuevos mtodos. Los instrumentos modernosentregan un voltaje estable en todo su rango de

resistencia, con sensibilidad de microprocesador enel circuito de medicin que permite mediciones en elrango de los T. La combinacin de un voltaje establey una sensibilidad mejorada permite al equipo depruebas medir las cantidades minsculas de corrienteque pasan por el aislamiento de calidad en el equipode produccin nuevo. Consecuentemente, se handesarrollado procedimientos sofisticados que dependende mediciones precisas y que se pueden implementarfcilmente.

Ahora que el equipo de pruebas de aislamiento noest limitado a valores asociados con equipos con fallaso envejecidos, se lo puede utilizar para localizar conprecisin la posicin del objeto de prueba en cualquierlugar a lo largo de su curva de envejecimiento. Laindicacin infinito que representa una delicia para eltcnico de reparacin representa un espacio vaco parael que diagnostica. Algunos instrumentos tienen pruebasde diagnstico programadas previamente en su softwarey pueden ejecutarlas automticamente, llenando esevaco con datos analticos valiosos.


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CMO SE MIDE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Cmo funciona un equipo de pruebas de aislamiento

El equipo de pruebas de aislamiento de Meggeresun instrumento porttil que proporciona una lectura

directa de la resistencia de aislamiento en ohmios,megaohmios, gigaohmios o teraohmios (segn elmodelo seleccionado) independientemente del voltajede prueba seleccionado. En un buen aislamiento, laresistencia generalmente se encontrar en el rango delos megaohmios o superiores. El equipo de pruebas deaislamiento de MEGGER es bsicamente un medidor deresistencia (ohmmetro) de rango alto, con un generadorde CC incorporado.

El generador del instrumento, el cual se puede operarmanualmente por manivela, batera o por lnea,desarrolla un alto voltaje de CC que genera varias

corrientes pequeas a travs y sobre las superficies delaislamiento bajo prueba. La corriente total es medidapor el ohmmetro, que posee una escala de indicacinanalgica, lectura digital o ambas.

Componentes de la corriente de prueba

Si se aplica un voltaje de prueba a travs de una porcinde aislamiento, mediante la medicin de la corrienteresultante y aplicando la Ley de Ohm (R = E / I), se puedecalcular la resistencia de aislamiento. Por desgracia,circula ms de una corriente, lo cual tiende a complicarel anlisis.

Corriente de carga capacitivaEstamos familiarizados con la corriente requerida paracargar la capacitancia del aislamiento bajo prueba. Estacorriente es inicialmente grande pero su duracin esrelativamente corta, disminuyendo exponencialmentea un valor cercano a cero a medida que el objeto bajoprueba se carga. El material de aislamiento se carga dela misma manera que un dielctrico en un capacitor.

Corriente de absorcin o polarizacin

La corriente de absorcin est compuesta en realidadde hasta tres componentes, que decaen con velocidaddecreciente a un valor cercano a cero, a lo largo de un

periodo de varios minutos.

La primera es ocasionada por una deriva general deelectrones libres a travs del aislamiento por efecto delcampo elctrico.

La segunda es ocasionada por distorsin molecularpor la que el campo elctrico impuesto distorsiona lacarga negativa de las capas de electrones que circulanalrededor de los ncleos hacia el voltaje positivo.

La tercera se debe a la alineacin de molculaspolarizadas dentro del campo elctrico aplicado, verfigura 1. Esta alineacin es casi aleatoria en un estadoneutro, pero cuando se aplica un campo elctrico, estasmolculas polarizadas se alinean con el campo en un

mayor o menor grado.

Figura 1: Alineacin de molculas polarizadas

En general se considera a las tres corrientes como unasola corriente y son afectadas principalmente por eltipo y las condiciones del material de unin usado en elaislamiento. Si bien la corriente de absorcin se aproximaa cero, el proceso tarda mucho ms que con la corrientecapacitiva.

La polarizacin por orientacin se incrementa conla presencia de humedad absorbida, dado que losmateriales contaminados estn ms polarizados.Esto incrementa el grado de polarizacin. Ladespolimerizacin del aislamiento tambin lleva a unincremento en la corriente de absorcin.

No todos los materiales poseen los tres componentes y,de hecho, materiales como el polietileno exhiben poca oninguna absorcin por polarizacin.

Corriente de fuga superficial

La corriente de fuga superficial ocurre porque la

superficie del aislamiento est contaminada conhumedad o con sales. La corriente es constante con eltiempo y depende del grado de ionizacin presente, quea su vez depende de la temperatura. Con frecuencia se laignora como una corriente separada y se incluye con lacorriente de conduccin como la corriente de fuga total.


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Obsrvese: La corriente de carga desaparecerelativamente rpido a medida que se carga elequipo bajo prueba. Llevar ms tiempo paracargar unidades grandes, que presentan mayorcapacitancia. Esta corriente almacena energa y por

razones de seguridad, debe descargarse despusde la prueba. Afortunadamente, la descarga deesta energa ocurre relativamente rpido. Durantela prueba, la corriente de absorcin decrece a unavelocidad relativamente lenta, segn la naturalezaexacta del aislamiento. Esta energa almacenadatambin debe liberarse al final de la prueba, yrequiere mucho ms tiempo para descargarse quela corriente de carga de la capacitancia.

Conexin del equipo de pruebas de aislamiento

Con los materiales aislantes modernos hay poca

o ninguna diferencia en la lectura obtenida,independientemente de la manera en que se conectanlos terminales. Sin embargo, en los aislamientosantiguos, un fenmeno poco conocido llamadoelectrosmosis hace que se obtenga una lectura msbaja con el terminal positivo conectado al lado a tierradel aislamiento que se est probando. Si se prueba uncable subterrneo, el terminal positivo se conectaranormalmente al lado exterior del cable dado queste estar a tierra por contacto con el suelo, comose muestra en la figura 3. Tenga en cuenta que no loconecta directamente al aislamiento sino ms bien alneutro o tierra del cable.

Figura 3: Conexin simplificada a un cable


Corriente de conduccin

La corriente de conduccin es estable a travs delaislamiento y generalmente se la representa por unresistor de valor muy alto en paralelo con la capacitanciadel aislamiento. Es un componente de la corriente

de fuga, la cual es la corriente que se medir cuandoel aislamiento est totalmente cargado y se hayaproducido la absorcin total. Ntese que incluye la fugasuperficial, que puede reducirse o eliminarse por el usodel terminal de proteccin (que se analizar ms tarde).

La grfica de la figura 2 muestra la naturaleza de cadauna de las componentes de corriente con respecto altiempo.

Figura 2: Componentes de la corriente de prueba

La corriente total es la suma de estas componentes.(La corriente de fuga se muestra como una corriente.)Esta es la corriente que se puede medir directamentecon un microampermetro o, en trminos demegaohmios para un voltaje definido, con un equipode pruebas de aislamiento de MEGGER. Algunosinstrumentos ofrecen las alternativas de mostraruna medicin en trminos de corriente o como unaresistencia.

Debido a que la corriente total depende del tiempo

que se aplica el voltaje, la Ley de Ohm (R = E / I) solose cumple, tericamente, para un tiempo infinito (loque implica esperar para siempre antes de tomar unalectura). Tambin es muy dependiente del arranquedesde un nivel base de descarga total. Por lo tanto, elprimer paso en cualquier prueba de aislamiento consisteen asegurar que el aislamiento est completamentedescargado.


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Generador de CA

Los observadores perspicaces notarn que la conexinpara medir el aislador pasamuros del interruptor decircuito incluy la conexin del tercer terminal oproteccin. El uso de este terminal se explica con mayor

detalle ms adelante en este folleto.

Figura 7: Conexin a un generador de CA

Escala del equipo de pruebas de resistencia de

aislamiento

La mayora de los equipos de prueba de aislamientomodernos ofrecen pantallas que permiten al operadortener una lectura digital del resultado y alguna formade lectura analgica, movimiento o trayectoria de aguja.La figura 8 muestra el panel superior y pantalla delMIT1025 de Megger.

Figura 8: Panel superior y pantalla del MIT1025 de Megger

Cuando un equipo de prueba de aislamiento seconecta al objeto que se va a probar y se comienza laprueba, ocurren varias cosas. Circulan las tres corrientesdiferentes: de carga capacitiva, de absorcin dielctricay de conduccin / fuga. La suma de estas tres corrientesocasionar que la pantalla del instrumento vare, con unvalor medido que aumenta, al principio rpidamente yluego ms lentamente.

Conexiones tpicas seleccionadas

Cable de potencia blindado

Conectado para medir la resistencia de aislamiento entreun conductor y la tierra.

Figura 4: Conexin a un cable de potencia blindado

Interruptor de circuito / aisladores pasamuros

Figura 5: Conexin a un interruptor de circuito

Transformador de potencia

Figura 6: Conexin a un transformador de potencia


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Utilizando una pantalla analgica, el movimientode la aguja puede proporcionar informacin a unoperador con experiencia. La aguja viaja suavementeo de a saltos? Asciende de manera uniforme oregresa intermitentemente? Esta valiosa informacin

complementaria sera difcil o casi imposible de discernira partir de los dgitos variables de una pantalla LCD. Acontinuacin se listan algunos ejemplos:

n A medida que el objeto bajo prueba se aproxima ala ruptura, la descarga por efecto corona ocasionarque la aguja tiemble, lo que indica al operadorque se est acercando al voltaje mximo que resisteel objeto. Esta advertencia sucede a tiempo parafinalizar la prueba antes de que ocurra la rupturareal y el posible dao.

n Para un operador con experiencia, la velocidad conla que viaja la aguja provee informacin sobre lacapacitancia del objeto bajo prueba. Esta es unapropiedad til en pruebas de cables de alto voltaje,y se relaciona con las bases tericas de las pruebasde descarga dielctrica, ms sofisticadas, que sedescriben en este folleto.

n Si la aguja avanza y retrocede de manera alternativa,podra indicar la ocurrencia de un arco en el objetobajo prueba, demasiado pequeo para ocasionar ladesconexin automtica del equipo de prueba. Talinformacin ayuda al operador a determinar conprecisin algn problema.

n

Observar a la aguja desacelerar hasta llegar a unalto aparente (puede todava estar movindosepero a una velocidad parecida a la de unamanecilla del reloj) puede ser ms agradable paratomar una lectura rpida o puntual que tratar dedecidir cuando se ha estabilizado razonablementeuna indicacin digital. Ninguna pantalla digitalse congela en un nmero preciso sin ciertafluctuacin de al menos el ltimo dgito significativo.

Para el ojo humano resulta difcil o imposible distinguirestos detalles a partir de los dgitos cambiantes de unapantalla electrnica. Observar la trayectoria de una agujapuede resultar deseable, pero cuando se detiene, eloperador debe interpolar la lectura a partir de las marcasde la escala, lo que introduce un elemento de juicio, quepuede ser una fuente de error. Los modelos digitales nopresentan este problema, ya que informan al operadorexactamente (dentro de las especificaciones de exactitudde la unidad) qu medicin se ha tomado. Recuerde quela mayora entregar un valor de capacitancia al final dela prueba.

La mayora de los equipos de prueba de aislamientode MEGGER superiores a 1 kV poseen una pantallaanalgica / digital. Una de las ventajas de esta pantallaes que la parte analgica del medidor se balancear yoscilar, lo que indica al operador que el objeto bajo

prueba todava no ha alcanzado el estado estacionarioy que an est bajo la influencia de la corriente deabsorcin y carga. Esta indicacin significa que elobjeto se debe probar por ms tiempo o que hay unproblema. Cuando la parte analgica de la pantalla sehace estacionaria, el instrumento muestra el resultadoen forma de una lectura digital directa sin ambigedad,que no requiere de multiplicadores ni operacionesmatemticas.

A diferencia de la pantalla analgica / digitalmencionada arriba, un medidor de grfica de barras quedetecta valores promedio no proporciona una indicacin

en tiempo real de la resistencia de aislamiento. Algunosinstrumentos ofrecen una grfica de barras curvadaen lugar de un arco logartmico genuino, en el que elextremo inferior de la escala se expande con relacinal extremo superior. La grfica de barras toma lecturasdurante la prueba, realiza clculos y luego muestra losresultados. El problema con este tipo de medidor es suprincipio de operacin. Si ocurre un evento cuando lagrfica de barras no est tomando lecturas, este seromitido y no aparecer en la pantalla. Adems, lassimulaciones en grfica de barras del viaje de la agujapueden no parecer al ojo igual que el familiar viaje de laaguja y puede no replicar un movimiento mecnico de la

manera esperada.

Cuando se hacen pruebas de aislamiento, cuanto msconozca el operador sobre los resultados (durante ydespus de la prueba), mejor ser su decisin sobrecmo implementar una posible solucin al problema. Sialgo no se detecta durante una prueba debido a que elinstrumento tena un medidor del estilo de grfica debarras, se podra omitir informacin importante.

Caractersticas de voltaje

El voltaje de salida de un equipo de pruebas deaislamiento depende de la resistencia que est midiendo.

A resistencias bajas, del orden de decenas de ohmios,el voltaje de salida ser cercano a cero, quizs algunospocos voltios. A medida que se incrementa la carga deresistencia, aumenta el voltaje de prueba hasta quealcanza el valor requerido. Conforme la resistencia crecems, el voltaje de prueba aumenta lentamente hasta quese alcanza un valor estable. Este valor probablementesuperar ligeramente el voltaje nominal requerido (porejemplo, 5104 V cuando se selecciona 5000 V).


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Figura 9: Buena curva de carga

Se debe asegurar siempre que un equipo de pruebas deaislamiento posea una grfica de carga que indique

las caractersticas del voltaje de salida en funcin de laresistencia de carga o, alternativamente, un voltmetrointegral que mida el voltaje terminal durante unaprueba y lo muestre en forma continua. De este modo sepuede asegurar que se aplica un voltaje adecuado sobrela resistencia en el rango de inters.

Un equipo de pruebas de aislamiento de buenacalidad tendr una caracterstica de voltaje que exhibaun crecimiento rpido de voltaje hasta un nivel deresistencia correspondiente a un buen aislamiento. Untiempo rpido de crecimiento asegura una medicinefectiva. La caracterstica de voltaje mostrada en la

figura 9 representa una caracterstica buena. En esteejemplo, el voltaje de salida habr alcanzado 500 V auna carga tan baja como 500 k y 1000 V a 1 M. Estosvalores son legislados por las normas internacionalespara la prueba de instalaciones elctricas de casas,tiendas, etc. Aunque esto no sea el uso tpico paraun equipo de pruebas de diagnstico de aislamiento,s proporciona un buen punto de referencia parafabricantes serios. Es esperable obtener curvas similares avoltajes superiores. El voltaje se debe elevar rpidamentehasta un valor de entre uno a cinco megaohmios, segnla seleccin de voltaje, y mantenerse en ese valor paracualquier resistencia superior.

Con equipos de pruebas de aislamiento de calidadinferior, la rampa de voltaje es mucho ms lenta. Losinstrumentos tipificados por la curva pobre mostrada enla figura 10, no producen el voltaje nominal hasta queno se alcanzan resistencias mucho ms altas. De estamanera las pruebas pueden producir resultados queproporcionan niveles de aprobacin del aislamiento peroque slo han estado sujetos a la mitad del voltaje deprueba deseado.

Nota: Evite instrumentos que no posean curvas de carga

publicadas.

Figura 10: Pobre curva de carga

Figura 11: Uso del terminal de proteccin sobre un cable depotencia

EL TERMINAL DE PROTECCIN

Introduccin

Durante una prueba de aislamiento, a menudo nosconcentramos tanto en la resistencia del aislante ens, que olvidamos la trayectoria de la resistencia en lasuperficie exterior del material aislante. Esta trayectoriade resistencia puede ciertamente constituir una parteimportante de nuestra medicin y afectar de formadramtica los resultados.

A modo de recordatorio, la corriente total duranteuna prueba de resistencia de aislamiento posee trescomponentes principales:

1. La corriente de carga, que carga la capacitancia delobjeto.


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envuelto alrededor del aislador lograr interceptaresta corriente y proveer una medicin basadapredominantemente en fugas a travs de fallas en lacermica.

Figura 12: Diagrama de terminal de proteccin

Es muy importante no confundir la proteccin con unaconexin a tierra. Conectar la proteccin y el conductorde retorno con el mismo elemento del sistema deprueba solo desva la corriente que se desea medir, ypor lo tanto genera un corto circuito en la funcin demedicin. Para la seleccin de un equipo de pruebas,considerar:

n Los objetivos de la prueba (verificaciones bsicaspor instalacin generalmente no requieren de la

proteccin).n La composicin elctrica de los elementos a someter

a prueba (motores y transformadores puedenprobarse por fugas entre bobinas, eliminando lasfugas a tierra).

n Los posibles efectos de fuga superficial (losconductores y cables pueden transportar corrientea travs de su superficie, por medio de la suciedad yhumedad, como tambin por el material aislante).

n El nivel de anlisis necesario de los resultados (silos elementos con fallas se pueden reemplazar odescartar, o si ser necesario localizar las fallas parauna posible reparacin.

Funcionamiento del terminal de proteccin

El siguiente ejemplo de un aislador pasamuros de altovoltaje demuestra una aplicacin tpica del terminal deproteccin. En el primer grfico, no se utiliza el terminalde proteccin, y las corrientes de fuga que fluyen atravs del aislador pasamuros y sobre la superficie secombinan y son medidas en conjunto por el instrumento.

2. Una corriente de absorcin, la cual circula por elaislamiento por la polarizacin de los electrones; alinicio es elevada pero decrece con el tiempo (a unavelocidad inferior a la de la corriente de carga).

3. La corriente de conduccin o de fuga, pequea y deestado estacionario que se divide en dos partes:

a. La trayectoria de conduccin a travs delaislamiento.

b. La corriente que circula sobre la superficie delaislamiento.

La corriente que circula sobre la superficie es lacomponente de la corriente que no deseamos medirsi queremos conocer la resistencia de aislamiento delmaterial. La fuga superficial introduce un error en lamedicin de la resistencia de aislamiento. La eliminacinde la fuga superficial de las mediciones se vuelve ms

necesaria cuanto ms elevados sean los valores deresistencia de aislamiento esperados.

Algunos equipos de prueba de aislamiento poseen dosterminales, otros tres. Dado que se trata de equipos deprueba de CC, dos de los terminales son + y -. El tercero(si existe) es una proteccin. Su uso no es obligatorioy muchos operadores utilizan equipos de prueba deaislamiento de manera satisfactoria sin usarla nunca.Sin embargo, le otorga al operador una funcinadicional para el diagnstico de problemas en equipos.La proteccin es un circuito de derivacin que desva lacorriente de fuga superficial de la funcin de medicin.

Si existen trayectorias de fuga paralelas, una conexin deproteccin las eliminar de las mediciones, y entregaruna lectura ms precisa de la fuga entre los elementosrestantes.

La fuga superficial es esencialmente una resistencia enparalelo con la resistencia de aislamiento verdaderadel material bajo prueba. Al realizar una medicin condos terminales, esta trayectoria de resistencia es unaparte importante de la medicin y puede afectar demodo dramtico a las lecturas. Una medicin con tresterminales, que incluye el uso del terminal de proteccin,ignora la fuga superficial. Esto puede resultar muy

importante al realizar pruebas en componentes de altovoltaje, como aisladores, aisladores pasamuros y cables,donde elevados valores de resistencia son esperables.

Por ejemplo, la suciedad y la humedad sobre unaislador pasamuros de un transformador favorecernuna fuga superficial entre las conexiones + y -, y porlo tanto disminuirn la lectura, posiblemente dandouna indicacin errnea de una falla en el aislador. Unaconexin entre la proteccin y un conductor desnudo



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En el segundo grfico se ha envuelto un conductoralrededor del aislador pasamuros y se lo ha conectadocon el terminal de proteccin, de manera que la fugasuperficial fluye hacia el terminal de proteccin. Lacorriente que circula hacia el terminal de proteccin no

es medida por el instrumento, lo que significa que se laignora en la medicin de resistencia de aislamiento.

Para una mejor comprensin de lo que en realidadsucede dentro del instrumento, observe la figura 14. Elequipo de pruebas de aislamiento posee tres elementosprincipales, la fuente de corriente de alto voltaje deCC, el voltmetro de alto voltaje y el ampermetro.La medicin de la resistencia de aislamiento surgesimplemente de la Ley de Ohm, el voltaje medidodividido por la corriente medida. El terminal deproteccin permite derivar a la corriente de fuga fuerade la medicin de corriente y de esa manera se la ignora.

Sin utilizar el terminal de proteccin

Utilizando el terminal de proteccin

Figura 13: Ejemplo con un aislador pasamuros de alto voltaje

Desempeo del terminal de proteccin

Los equipos de pruebas que cuentan con proteccingeneralmente son un poco ms costosos que los modelosde dos terminales, pero en muchas aplicaciones, unmodelo de dos terminales no puede entregar el espectro

completo de informacin que se puede obtener a travsde las pruebas de aislamiento.

Algo olvidado a menudo es la diferencia en lascapacidades del circuito de proteccin. El desempeodel terminal de proteccin a menudo queda oculto en lahoja de datos del instrumento, o directamente excluido.La capacidad de proteccin del equipo de pruebas deaislamiento resulta mucho ms importante cuandose miden aislamientos con fugas que la exactitud demedicin usualmente citada, que puede ser de 5%.

La fuga superficial es parte de la incertidumbre dela medicin. Cuanto mayor sea la fuga superficial

desviada de la medicin de corriente, equivale amedir menor cantidad de corriente. En la medicin decomponentes elctricos de alto voltaje, cuanto mejor seael desempeo del terminal de proteccin, mayor ser laexactitud de la medicin de resistencia del aislamiento.Un mantenimiento preventivo eficaz depende detendencias confiables de resultados de pruebas, paraobtener una indicacin temprana de fallas. Las lecturascon errores debidos a fuga superficial no evitadosmediante el terminal de proteccin pueden sesgar unprograma de mantenimiento.

Considere el siguiente ejemplo, un caso extremo donde

la trayectoria de la fuga superficial es 200 veces inferiora la de la resistencia del aislamiento.

Se muestra un aislador de 100 M que deseamosmedir. Se encuentra sucio y contaminado, y por ellotiene una trayectoria de fuga superficial de 500 k.Si se aplica el voltaje de prueba desde los terminalespositivo y negativo sin el circuito de proteccin, fluiruna corriente de fuga superficial 20 veces mayor quela corriente que circula a travs del aislamiento que sedesea medir, y se leer una resistencia de slo 497 k.


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Figura 14: Circuito simplificado del instrumento

Si se usa el terminal de proteccin, mostrado aqu demodo que la resistencia de fuga se divide por igual

en cada lado de la conexin de proteccin, el efectode la fuga superficial se puede eliminar hasta ciertogrado. Cunto se puede eliminar del efecto de la fugasuperficial depende del circuito de proteccin delequipo de pruebas de aislamiento utilizado. Segn elinstrumento seleccionado, el nivel de error puede ir demenos de 1,0% hasta ms de 80,0%. Si su intencin esutilizar el terminal de proteccin, investigue el nivel deerror antes de comprar un instrumento.

Este es un clsico ejemplo de la necesidad de compararpruebas utilizando una base similar. Una medicin sinproteccin y una medicin con proteccin producen

resultados muy diferentes. Cmo puede saber unoperador si se utiliz anteriormente el terminal deproteccin, a menos que los registros de pruebaregistren este detalle aparentemente sin importancia?

Comparacin de resultados

Un modo de estudiar el desempeo de un terminalde proteccin consiste en comparar los resultadosobtenidos usando y no usando el terminal de proteccin,sobre una caja de calibracin con un valor de fugaconocido agregado al circuito (sobre el cual se debeutilizar el terminal de proteccin). Un instrumento

(y un terminal de proteccin) de alta calidad entregarel mismo resultado antes de agregar el valor de fuga alcircuito (medido sin terminal de proteccin) que luegode haberlo agregado al circuito (medido con terminalde proteccin). Adicionalmente, el voltaje de prueba

permanecer en el nivel seleccionado.

Los instrumentos con terminales de proteccin de malacalidad pueden presentar una varianza (error) superioral 95% en la lectura con el terminal de proteccin enuso. Adicionalmente, a menudo muestran una cadasignificativa en el voltaje entregado respecto del nivel devoltaje seleccionado. Incluso las unidades con terminalesde proteccin ms exactos pueden mostrar una cadasignificativa en el voltaje de prueba entregado,comprometiendo el resultado medido.

A continuacin se muestran resultados de instrumentosreales, utilizando la posicin de 1 T en una caja de

calibracin y luego introduciendo una fuga de 5 Mpara utilizar el terminal de proteccin. No se muestranlos nombres ni nmeros de modelo, con excepcin dela unidad de Megger. Esta informacin es para mostrarcunto error se puede introducir en las lecturas por eluso de un terminal de proteccin de mala calidad.

El terminal de proteccin como una herramienta de diagnstico

El usuario puede identificar rpidamente si existe unafuga superficial y su magnitud, con dos pruebas, una conel terminal de proteccin y una sin l. Si el instrumentotiene la opcin para observar la medicin como corrientede fuga en vez de resistencia, el usuario simplementeresta el valor medido con el terminal de proteccinen uso del valor obtenido sin l. El resultado muestraexactamente cunta corriente corresponde a la fugasuperficial.

Las malas mediciones de resistencia de aislamientopueden producir costosas acciones correctivas talescomo el reemplazo de un aislador pasamuros. Quizs elaislador solo necesitaba una buena limpieza. El uso delterminal de proteccin ayuda a identificar este tipo desituaciones y ahorra dinero.

Nota: Tenga cuidado de las especificaciones que indican la

impedancia de entrada.

Proteccin del terminal de proteccin

El terminal de proteccin es una parte importante de unequipo de pruebas de aislamiento >1kV. El terminal deproteccin no slo debe desempearse bien, tambindebe estar bien protegido. Este desempeo consisteen su capacidad para eliminar de manera eficiente losefectos de fugas superficiales o indeseadas, de unamedicin de aislamiento. La proteccin es contra una

Instrumento

Lecturasin

Proteccin

Voltaje

entregado

Fuga

agregada

Lecturacon

proteccin

Voltaje

entregadocon

proteccin

Megger

MIT525

978 M 5090 V 5 M 978 M 5001 V

Instrumento 1 1.01 T 5010 V 5 M 37.6 M 3287 V

Instrumento 2 975 M 5103 V 5 M 961 M 3757 V

Instrumento 3 978 M 5269 V 5 M 746 M 3680 V


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de pruebas de aislamiento de Megger el terminalde proteccin permite una proteccin efectiva perola impedancia de entrada permanece en un nivelaceptable, como se muestra en el ejemplode la figura 16.

Figura 16: Circuito de medicin con un terminal de proteccinde gran exactitud y baja impedancia

En la figura 16 la proteccin de entrada del terminalde proteccin de Megger es de baja impedancia perode todos modos protege segn los requerimientos deIEC61010. La importancia de una proteccin de bajaimpedancia se hace evidente al considerar que el erroradicional introducido por el terminal de proteccinno es superior al 0,2% en este ejemplo calculado. Alseleccionar un equipo de pruebas de aislamiento de 5 kV

o 10 kV, es importante asegurarse de que el instrumentoest protegido adecuadamente en todos sus terminales,incluyendo el de proteccin, pero tambin asegurarsede que la proteccin seleccionada no destruya eldesempeo del instrumento como un equipo de pruebasde aislamiento. Megger no aceptar compromisos eneste punto.

Palabras finales

El terminal de proteccin es claramente muy til, perose requieren algunas palabras de advertencia. La solapresencia del terminal de proteccin no garantizaque un equipo de prueba de aislamiento proveer

resultados exactos ante la presencia de altos niveles defuga superficial. En particular, resulta difcil mantenerun buen desempeo en el terminal de proteccin si elinstrumento tambin debe ofrecer una especificacinde seguridad CAT IV 600 V. Asegrese de que el equipode pruebas de aislamiento pueda cumplir con suespecificacin CAT sin comprometer el desempeo delterminal de proteccin.

aplicacin accidental de voltaje o transitorios, segnlo requerido en la especificacin CAT de seguridad deIEC61010.

Las familias MIT y S1 de equipos de prueba de

aislamientos de 5 kV y 10 kV de Megger poseen unaespecificacin exclusiva para el desempeo de susterminales de proteccin. Esta especificacin consiste enla capacidad del instrumento para realizar medicionesde resistencia de aislamiento cuando la corriente defuga conectada al terminal de proteccin es 200 vecessuperior a la magnitud de la corriente de fuga delaislamiento, y el error de exactitud agregado no superael 2%.

Lograr esto, y an proveer la proteccin de seguridadrequerida por IEC61010 es muy importante. Sinembargo, el enfoque ms comnmente utilizado poralgunos fabricantes de instrumentos es emplear unaimpedancia de entrada ms alta, para proporcionar laproteccin requerida. Esto definitivamente destruye eldesempeo de medicin del terminal de proteccin. Paracomprender este efecto tomemos como caso de estudioa un fabricante de instrumentos que ha destacado losbeneficios de un terminal de proteccin protegidomediante una impedancia de entrada de 200 k.

Figura 15: Circuito de medicin protegido por una proteccinde alta impedancia

La figura 15 muestra un circuito equivalente de unaresistencia de aislamiento de 1000 M durante unamedicin, con una fuga superficial de 6 M. Se haconectado la fuga superficial al terminal de proteccinpara asegurar que no sea medida. Sin embargo, elinstrumento est protegido por una impedancia deentrada de 200 k. El resultado es un valor medidode alrededor de 43 M, ms de 2000% alejado de los1000 M que se deberan haber medido. En un equipo


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Existen muchas razones por las cuales algunosinstrumentos no alcanzan un buen desempeo determinal de proteccin, pero una de las ms obviases que funcionando con el terminal de proteccin, elinstrumento no solo tiene que entregar la corrientenecesaria para la prueba de aislamiento, sino tambinla corriente desviada que fluye a travs del terminalde proteccin. Si el generador de voltaje del equipo depruebas no posee la suficiente capacidad por teneruna alta resistencia interna se observar una reduccindel voltaje de prueba, lo que redunda en resultadosinexactos. Esta es una consideracin muy importantedado que la corriente en el circuito del terminal deproteccin puede ser diez o ms veces superior a la delcircuito de prueba en s.

La estabilidad del equipo de pruebas tambin afecta a laexactitud de los resultados obtenidos con el terminal de

proteccin en uso, como tambin las fugas superficialesde los cables de prueba. Existen instrumentos disponiblesque pueden entregar resultados con un error de hasta80% cuando se usan con el terminal de proteccin.Errores de tal magnitud, por supuesto, anulan losbeneficios del terminal de proteccin. De hechoempeoran la situacin al entregar resultados espurios,que pueden enmascarar problemas verdaderos. Qupueden hacer entonces los compradores de equiposde prueba de aislamiento de alto voltaje para evitarproblemas de este tipo?

Afortunadamente, la respuesta es sencilla. Lo nico

necesario es pedir al fabricante del instrumento, antesde realizar la compra, que confirme la exactitud delinstrumento cuando se usa el terminal de proteccin.Cualquier reticencia para proporcionar esta informacinpermitir llegar a la conclusin obvia y a las correctasdecisiones de compra

La realizacin de pruebas de aislamiento de alto voltajees una herramienta invaluable tanto para el diagnsticode fallas como para el monitoreo de las condiciones.La calidad de los resultados obtenidos depende de lacalidad del equipo de pruebas utilizado. Equipos con tresterminales, que incorporan el terminal de proteccin,

son invariablemente un poco ms costosos que unequipo equivalente de dos terminales.

Como hemos visto, sin embargo, la pequea diferenciaadicional es dinero bien gastado, siempre y cuando eluso del terminal de proteccin no destruya la exactituddel instrumento. No olvide consultar aquellas cifras deexactitud antes de realizar la compra.

EVALUACIN E INTERPRETACIN DE RESULTADOS

Interpretacin de la lectura infinito

Una de las caractersticas ms importantes de unequipo de pruebas de aislamiento es el rango que el

instrumento puede medir. Los objetivos de pruebadeterminan si la funcin bsica es todo lo que senecesita, o si se recomienda un rango mejorado.Las aplicaciones de medicin simples, tales como unelectricista que termina un trabajo, se pueden obtenercon un rango bsico de mil megaohmios (M). Deacuerdo, un equipo nuevo, si no posee fallas o resultadaado durante la instalacin, superar el rangode todos los medidores, excepto los ms avanzados,pero esto est bien. En tales casos, el electricistano busca un valor real, sino ms bien quiere ver unvalor alto e infinito, ciertamente cumple con esecriterio. Sin embargo, infinito no es una medicin,es una indicacin de que el aislamiento bajo pruebatiene una resistencia que excede las capacidades demedicin del equipo de pruebas y/o cualquiera quesea el nmero disponible ms alto en su equipo depruebas de aislamiento. Generalmente esto es adecuadopuesto que el valor mnimo aceptable de resistencia esprobablemente mucho ms bajo que la lectura mximadisponible. Pero para el mantenimiento de equipo deproduccin, un equipo de pruebas con solo un rangolimitado es insuficiente para el operador. Para elmantenimiento preventivo/predictivo, las lecturas deinfinito resultan intiles. El operador sabe que el objeto

bajo prueba est en buen estado, pero no mucho ms.Los equipos de pruebas con rango ampliado, hastateraohmios (1 T = 1.000.000 M), ofrecen medicionesreales desde el momento de la instalacin, lo quepermite una lnea de tiempo larga que le da muchomargen al profesional de mantenimiento.

Se pueden producir cambios significativos en lacalidad del aislamiento a niveles altos de resistencia deaislamiento, ms all del rango de instrumentos mslimitados, como se muestra en la grfica de la figura 17.

En este ejemplo, un equipo de pruebas de rangolimitado no capturara estos datos valiosos. Se puede ver

claramente que aunque el ltimo valor de aislamientoregistrado supera los 10 G, la velocidad de declinacinse incrementa; algo est mal. Un instrumento con unrango limitado a 2000 M omitira esto totalmente. Parael momento en que las lecturas se hubieran degradadohasta ingresar en el rango del instrumento, quedaraun tiempo relativamente corto para que el personal demantenimiento pudiera programar un mantenimientode rutina. (Puede ser incluso muy tarde para rectificar lacondicin de falla.)


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Figura 17: Cambios en la resistencia de aislamiento a valoresaltos

PRUEBAS DE DIAGNSTICO DE AISLAMIENTO CON ALTO

VOLTAJE

Las pruebas de diagnstico de aislamiento estimulanelctricamente el aislamiento y miden la respuesta.Segn dicha respuesta, se pueden sacar algunasconclusiones sobre la condicin del aislamiento.

Las pruebas de diagnstico de aislamiento cubrenun amplio rango de tcnicas, algunas que involucranequipo porttil y algunas que requieren equipo fijo

de consideracin. Aqu se considerarn solo aquellaspruebas que se puedan realizar con un equipo porttilde pruebas de aislamiento de CC.Estas son:

n Pruebas puntuales de tendencia

n Constante de tiempo

n ndice de polarizacin (PI)

n Escaln de voltaje (SV)

n Prueba de rampa

n Descarga Dielctrica (DD)

Cada prueba brinda una vista o ventana diferente sobrela condicin del aislamiento; el panorama completo estsolo disponible cuando se han completado todas laspruebas requeridas.

Prueba de lectura puntual

La prueba de lectura puntual es la ms simple de todaslas pruebas de aislamiento y la ms asociada a losequipos de pruebas de aislamiento de ms bajo voltaje;el voltaje de prueba se aplica por un periodo cortoespecfico de tiempo (tpicamente 60 segundos puestoque usualmente cualquier corriente de carga capacitivahabr decado en este tiempo) y luego se toma unalectura. La lectura se puede comparar entonces con lasespecificaciones mnimas de la instalacin. A menos queel resultado sea catastrficamente bajo, se lo aprovechamejor cuando se analiza la tendencia contra valoresobtenidos con anterioridad.

Sin embargo, la resistencia de aislamiento esaltamente dependiente de la temperatura y por ellose debe corregir a los resultados a una temperaturaestndar, generalmente 40 C. Aunque los efectos

de la temperatura se describirn ms adelante, unabuena regla emprica es que por cada incrementode temperatura de 10 C, la corriente se duplica (laresistencia se reduce a la mitad). La clave para hacerque la prueba de lectura puntual sea valiosa se basa enuna medicin consistente del tiempo, registrar los datosde manera efectiva y generar tendencias a partir de losresultados.

Como se hizo notar anteriormente, la mayor sensibilidaddisponible en los equipos de pruebas de diagnstico deaislamiento con base en microprocesadores permite aloperador identificar los problemas de aislamiento en sus

etapas iniciales, antes de que esos problemas se hagancatastrficos. En muchos casos, la tendencia es muchoms importante que el valor absoluto.

Compare los dos trazos en la figura 18. El aparato Amuestra una resistencia de aislamiento alta mientras queel aparato B muestra un valor bajo. Sin embargo, cuandose examina la tendencia, el aparato B muestra pocascausas de preocupacin; ha estado alrededor del mismovalor por varios aos y permite suponer que continuaren las mismas condiciones por muchos aos por venir.Por el contrario, la curva del aparato A disminuyedramticamente y el aparato fallar en los prximos

aos, si no se hace nada para evitarlo.Mientras que el aparato A tiene valores de resistenciaabsoluta mucho ms altos que el aparato B, la tendenciaes bastante preocupante. El aparato B tiene unatendencia casi plana y consistente, lo que indica que lacalidad del aislamiento sea probablemente aceptable.


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Figura 18: Comparacin de tendencias de los resultados de laspruebas

Las lecturas de resistencia de aislamiento se debenconsiderar de una forma relativa ms que absoluta.Pueden variar mucho en un motor o mquinaprobados tres das seguidos sin que eso signifique queel aislamiento se encuentre en mal estado. Como semencion, la informacin importante es la tendenciade las lecturas en un periodo de tiempo, que muestrauna reduccin de la resistencia y advierte sobre losproblemas futuros. Por tanto, las pruebas peridicasresultan crticas para el mantenimiento preventivo deequipos elctricos. El intervalo entre pruebas (mensual,semestral, anual, etc.) depende del tipo, localizacin

e importancia del equipo. La evaluacin de unaserie de lecturas tomadas en un periodo de meses oaos transforma al operador en un especialista endiagnsticos.

Se debe realizar las pruebas peridicas del mismo modocada vez. Utilice las mismas conexiones de prueba yaplique el mismo voltaje de prueba durante la mismacantidad de tiempo. Las pruebas tambin se debenrealizar a aproximadamente la misma temperatura, odeben ser corregidas a la misma temperatura por eloperador. Un registro de la humedad relativa cerca delequipo en el momento de la prueba es til para evaluar

la lectura y la tendencia dado que temperaturas bajasy humedad alta podran sugerir condensacin sobre lasuperficie del aislamiento. Por esta razn resulta esencialasegurar que el equipo que se va a probar est a unatemperatura superior al punto de roco, puesto que deotra manera se formar condensacin que distorsionarlas lecturas, a menos que la medicin se tome utilizandoel terminal de proteccin

La tabla siguiente contiene algunas observacionesgenerales sobre cmo interpretar las pruebas peridicasde resistencia de aislamiento y de que se debe hacer conel resultado.

Condicin Qu hacera) Valores de aceptables

a altos y bienmantenidos

n No es causa depreocupacin, bienmantenidos.

b) Valores de aceptablesa altos, pero con unatendencia constantehacia valores msbajos

n Localizar y remediarla causa y verificarla tendenciadecreciente.

c) Bajos pero bienmantenidos

n Las condicionesprobablementeestn bien pero debe

verificarse la causa delos valores bajos. Talvez sea simplementeel tipo de aislamientoutilizado.

d) Tan bajos como parano ser seguros

n Limpie y seque, oeleve los valores deotra manera antesde poner el equipoen servicio (pruebeel equipo mojadomientras se vasecando).

e) Valores aceptableso altos previamentebien mantenidospero que bajansbitamente

n Realice pruebas aintervalos frecuenteshasta que la causa delos valores bajos selocalice y se remedieo,

n hasta que los valoresse estabilicen aun nivel ms bajopero seguro para laoperacin o,

n

hasta que los valoressean tan bajos que seainseguro mantener elequipo en operacin.


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Prueba de tiempo vs. resistencia

Los procedimientos de prueba estandarizados que se hanempleado por aos se benefician con las capacidadesperfeccionadas de las pruebas de diagnstico mejoradas.La ms bsica de estas es el mtodo tiempo-resistencia.

Una propiedad importante del aislamiento, y que debeser bien comprendida, es que se carga durante el cursode una prueba debido al movimiento de los electronescomo se explic previamente. Este movimiento deelectrones constituye una corriente.

Su valor como un indicador de diagnstico se basa endos factores opuestos; la corriente se reduce conformela estructura alcanza su orientacin final, mientras quela fuga promovida por la humedad o el deterioropasa una corriente constante relativamente grande.El resultado neto es que con aislamiento en buenestado, la corriente de fuga es relativamente pequea

y la resistencia se eleva continuamente conforme lacorriente decrece por los efectos de carga y absorcindielctrica. El aislamiento deteriorado pasar cantidadesrelativamente grandes de corriente de fuga a una tasaconstante segn el voltaje aplicado, que tender adisfrazar los efectos de carga y absorcin.

Graficando las lecturas de resistencia a intervalosde tiempo desde el inicio de la prueba produce unacurva creciente e uniforme para un aislamiento enbuen estado, pero una grfica plana para equipodeteriorado. El concepto de la prueba tiempo-resistenciaes tomar lecturas sucesivas a intervalos determinados. Sebasa en las magnitudes relativas de las corrientes de fugay de absorcin en aislamientos limpios y secos comparadacon las de aislamientos hmedos o contaminados.Un aislamiento en buen estado muestra un aumentocontinuo de la resistencia en funcin del tiempo. En unaislamiento contaminado la corriente de fuga es muchoms grande y los efectos de la corriente de absorcinson, por tanto, menos aparentes.

Los beneficios de la prueba de tiempo-resistencia sonque es relativamente independiente de la temperatura yque puede dar informacin concluyente sin los registrosde pruebas anteriores.

Figura 19: Grfica de prueba de tiempo-resistencia

Prueba de ndice de polarizacin

La implementacin ms simple de la prueba de tiempo-resistencia para un aislamiento slido se representamediante la conocida prueba de ndice de polarizacin(PI), que requiere slo dos lecturas seguidas por unadivisin simple; la lectura del primer minuto se divide porla lectura de dcimo minuto para obtener una relacin.El resultado es un nmero puro y se puede considerarindependiente de la temperatura puesto que la masatrmica del equipo que se est probando generalmentees tan grande que el enfriamiento total que tienelugar durante los diez minutos de la prueba resulta

despreciable.

En general, una relacin baja indica poco cambio, y porlo tanto un aislamiento en mal estado, mientras que unarelacin alta indica lo opuesto. Las referencias a valoresPI tpicos son comunes en la literatura, lo que hace queesta prueba sea empleada amplia y fcilmente. Sinembargo, se dice en general porque como se mencionanteriormente hay materiales que muestran muy pocao ninguna absorcin dielctrica. La realizacin de unaprueba en esos materiales produce entonces un resultadomuy cercano a 1.

Ntese que las lecturas de resistencia por s mismas sondifciles de trabajar, puesto que pueden ir de valoresenormes en equipos nuevos a unos cuantos megaohmiosantes de retirarlos de servicio.


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Una prueba como la PI es particularmente til porque sepuede realizar an en los equipos ms grandes, yproduce una evaluacin auto-contenida con base enlecturas relativas ms que en valores absolutos. Pero nose puede calcular PI con un equipo de pruebas de rango

limitado, porque infinito no es un nmero. Losequipos de pruebas avanzados alcanzan el rango deteraohmios, y por ello no se salen de la grfica. Losequipos de produccin ms grandes y ms nuevos sepueden probar fcilmente y producir datos repetiblespara registro y subsecuente evaluacin de tendencias. Elcuadro siguiente destaca valores PI seleccionados y susignificado para el operador.

ndice de polarizacin Estado del aislamiento

4 Bueno

Los valores superiores a 4 indican un equipo excelentepara el que probablemente no sea necesaria ningunaaccin dentro del programa de mantenimientoinmediato. Sin embargo, a veces el operador deberutilizar el criterio para realizar juicios crticos.

Algunos valores de PI (arriba de 5) podran indicaraislamiento quebradizo o agrietado; esto podra sercasi obvio. Un aumento sbito de PI mayor de 20%,sin haber realizado mantenimiento alguno, es una

advertencia; el aislamiento puede mantener su valorpor periodos largos, pero no es probable que mejoreespontneamente.

Un beneficio de la prueba PI es que puede proporcionaren diez minutos una indicacin de la calidad delaislamiento en equipos muy grandes, que podrantomar una hora o ms para cargarse totalmente, verfigura 20. Con la prueba de lectura puntual, el operadordebera esperar hasta que se estabilice la lectura. Poresta razn es normal realizar una prueba PI con voltajerelativamente bajo antes de aplicar los voltajes altostpicamente utilizados en una prueba de tensin nodisruptiva.


Figura 20: Beneficio de la prueba de polarizacin en equiposgrandes

Aunque la tabla de valores de PI se ha usado durantemuchos aos y es bien aceptada, ocasionalmente sepueden encontrar lecturas de PI que son excepcionales.Hace muchos aos se prob el nuevo estator de ungenerador de 3750 kVA y se obtuvo una lectura de PIde 13,4. El estator se haba enfriado y no caba dudade que an estaba en su fase de curado. Las pruebassubsiguientes produjeron valores decrecientes de PI hastaque se estabilizaron en 4,7. Durante el mantenimiento derutina los valores de PI no alcanzan esos valores elevados.

Resulta interesante destacar que mucha gente haintentado utilizar la prueba de PI en transformadoresllenos de aceite y no puede entender por qu untransformador que est en buen estado les da resultadosprximos a 1. La respuesta es simple. La prueba de PI noes adecuada para transformadores rellenos con aceite.El concepto depende de las estructuras relativamentergidas de los materiales aislantes slidos, donde serequiere energa de absorcin para la reconfiguracin dela estructura electrnica de molculas comparativamentefijas en contra del campo del voltaje aplicado. Debidoa que este proceso puede llevar a un estado finalterico (en tiempo infinito, que obviamente nopuede lograrse en el campo prctico, pero que puede

aproximarse razonablemente), el resultado es unadisminucin sostenida de la corriente a medida que lasmolculas llegan a su alineamiento final. La pruebade PI, definida por este fenmeno, no se puede aplicarcon xito a materiales fluidos porque el pasaje de lacorriente de prueba a travs de una muestra rellena deaceite crea corrientes de conveccin que constantementeagitan el aceite, lo que da lugar a una carencia catica deestructura que se opone a la premisa bsica de laprueba PI.


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Prueba de escaln de voltaje

Puesto que el aislamiento bueno es resistivo, unincremento en el voltaje de prueba lleva a unincremento en la corriente, de modo que la resistenciapermanece constante. Cualquier desviacin de estopuede significar un aislamiento defectuoso. Con voltajesde prueba ms bajos, 500 V o 1000 V, es muy posible queestos defectos no se observen, pero conforme se elevael voltaje se llega a un punto donde puede ocurrir laionizacin dentro de las grietas o las cavidades, lo queda por resultado un incremento de la corriente, y portanto una reduccin de la resistencia de aislamiento.Ntese que no es necesario llegar al voltaje de diseodel aislamiento para que estos defectos se haganaparentes, dado que se busca simplemente la ionizacinen el defecto.

La prueba de escaln de voltaje sigue exactamente este

principio y puede emplearse de manera prctica convoltajes de 2500 V y superiores. La prueba de escalnde voltaje se puede emplear como una prueba desubvoltaje o sobrevoltaje. Sin embargo, se debe recordarque una prueba de sobrevoltaje puede ocasionar unafalla catastrfica si se rompe el aislamiento debidoa que los equipos de prueba de alto voltaje poseenmucha potencia disponible. Una prueba de subvoltajerealizada con un equipo de prueba de aislamiento tienerelativamente poca potencia disponible y por lo tanto esmenos probable que ocasione una prueba destructiva.

Un procedimiento reconocido estndar consiste en

incrementar el voltaje en cinco escalones iguales deun minuto de duracin y registrar la resistencia deaislamiento final en cada nivel. Una reduccin clara oinusual reduccin de la resistencia indica una debilidadincipiente. La electrnica moderna permite capturar esaslecturas de forma automtica.

A continuacin se muestran resultados posibles de unaprueba de escaln de voltaje sobre un motor, de 500 a2500 voltios y su significado para el operador:

n Si no hay diferencia apreciable en los valores: elaislamiento est en buen estado.

n Si hay diferencia apreciable en los valores: elaislamiento requiere un reacondicionamiento msminucioso.

n Si el aislamiento falla a 2500 V: se debe dudar delestado del motor; lo ms probable es que fallecuando se ponga en servicio aun cuando se haga unintento de reacondicionarlo basndose solamenteen pruebas a bajo voltaje.

Los grficos de la figura 21 se tomaron en un motorhmedo y sucio (trazo inferior) y despus de limpiarlo ysecarlo (trazo superior).

En general, si se observa una desviacin de 25% en

las mediciones de resistencia en el rango de voltajessucesivos, es una indicacin de la presencia de humedadu otro contaminante. Un dao fsico localizado puederevelarse adems por ruptura o arco. Una aguja conmovimiento tembloroso puede anticipar esta condicincuando se acerca al voltaje de ruptura. Puede serdeseable finalizar la prueba en este punto antesque la ruptura del aislamiento deteriore ms an lascondiciones del objeto bajo prueba.

Figura 21: Grfico de escaln de voltaje

Como en la prueba de PI, la prueba de escaln de voltajees una prueba repetible y auto-evaluable, que por sucorta duracin est libre de influencias extraas talescomo el efecto de la temperatura.

Prueba de rampa de voltaje

La prueba de rampa de voltaje se encuentrarespaldada en IEEE95-2002 como parte de las prcticasrecomendadas para pruebas de aislamiento demaquinaria elctrica de CA (2300 V y superiores) con

aplicacin de alto voltaje de CC. Cuando se utiliza estemtodo de prueba, el voltaje de prueba se incrementagradualmente (en rampa) a una velocidad definida hastallegar a un nivel final, lo que redunda en un incrementoen la corriente. Cualquier variacin en la corriente, encomparacin con el incremento en el voltaje de pruebaaplicado puede proporcionar informacin de diagnsticotil sobre el estado del aislamiento. Esta prueba se


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realiza usualmente sobre mquinas rotativas, y ayudaa diagnosticar distintos defectos y deterioros en elaislamiento tales como:

n Grietas o fisuras

n Contaminacin superficial

nResina no curada

nAbsorcin de humedad

n Delaminacin

n Huecos

La Oficina de Reclamacin (Bureau of Reclamation)de Estados Unidos recomienda esta prueba para unamplio rango de mquinas rotativas con aislamientos depolister, asfalto y epoxi-mica. Otra aplicacin posiblepara la prueba de rampa es realizar pruebas sobre

dispositivos de supresin de voltaje, monitoreando elvoltaje aplicado a una corriente especfica.

La prueba de rampa permite controlar mejor el voltajede prueba aplicado en comparacin con la pruebade escaln de voltaje, advirtiendo antes sobre unainminente ruptura de aislamiento y por lo tanto, permiteevitar daos en el aislamiento. Adicionalmente, lavelocidad de incremento de voltaje es tpicamente de1000 V por minuto mientras que durante un incrementoen escaln la velocidad es tpicamente de 1000 V porsegundo. Una menor velocidad de incremento devoltaje hace menos probable la aparicin de daos en elaislamiento.

Como ventaja adicional, la prueba de rampa permiteal usuario separar la corriente de fuga de las corrientescapacitivas y de polarizacin. Esto permite detectarpequeos defectos en el aislamiento de un modo msfcil.

La prueba de rampa de voltaje, as como la pruebade escaln de voltaje, requiere del operador lainterpretacin de los resultados de pruebas y ladeterminacin del estado del aislamiento a partir de losgrficos generados. A continuacin se muestra una guarpida sobre qu informacin entregan los resultados

grficos:n Los devanados en buen estado producen una curva

de corriente suave, de crecimiento casi lineal enfuncin del voltaje aplicado.

n Se debe considerar cualquier desvo de una curvasuave como una advertencia de que la prueba delaislamiento puede estar acercndose a una posibleruptura (los desvos pueden aparecer tan cerca como5% por debajo del voltaje de ruptura).


n Un brusco aumento en la corriente generalmenteindica que la ruptura es inminente.

n No es comn una brusca cada en la corriente, perosi ocurre cuando el voltaje de prueba supera almximo voltaje operativo del devanado, tambinpuede indicar una ruptura inminente.

Figura 22: Resultado tpico de una prueba de rampa en unaislamiento de epoxi-mica

Figura 23: Resultado tpico de una prueba de rampa en unaislamiento de asfalto-mica

Si se comparan los resultados del aislamiento de epoxi-mica de la figura 22, con los del aislamiento de asfalto-mica de la figura 23, la diferencia observada se debe alnivel de corriente de absorcin existente. El aislamientode asfalto-mica presenta un nivel muy superior de

corriente de absorcin comparada con la corriente defuga de conduccin. Esto redunda en una pendientemucho ms empinada. Sin embargo, ambos aislamientosse diagnostican en buen estado debido a la respuestalineal observada.


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Figura 26: Devanado de epoxi-mica con grietas en elaislamiento

Tambin se pueden comparar las curvas de corriente de

diferentes fases. Los tres devanados deberan entregarresultados comparables. Una fase que muestra unarespuesta diferente, como en la figura 27, generalmenteindica un problema en el estado del aislamiento.

Figura 27: Prueba aplicada en las tres fases por separado

Los grficos que se muestran son ejemplos del tipode fallas que se pueden diagnosticar con la pruebade rampa. Se puede obtener mayor detalle sobre lascapacidades de diagnstico de esta prueba consultandoa IEEE95-2002.

Prueba de descarga dielctrica

La prueba de Descarga Dielctrica (DD) es un mtodode prueba relativamente nuevo desarrollado por EdF,la empresa de energa nacional de Francia, basadoen muchos aos de investigacin. Mientras que losotros mtodos mencionados miden las corrientes quefluyen durante el proceso de carga, la prueba DDmide la corriente que fluye durante la descarga de la


Figura 24: Resultado tpico de una prueba de rampa que indicael ingreso de humedad

La figura 24 muestra la respuesta de un aislamiento con

humedad absorbida. Esto puede deberse, por ejemplo,a un periodo prolongado sin uso. Esta prueba, debidoa un rpido incremento en la corriente, hubiera sidodetenida para evitar una ruptura.

Figura 25: Aislamiento de asfalto-mica con debilidad localizada

Viejos aislamientos de asfalto pueden entregar unarespuesta levemente no lineal y pueden mostrardesviaciones o irregularidades muy pequeas en elgrfico de corriente. Una debilidad localizada deimportancia presentar un incremento brusco muchomayor en la corriente, como se muestra en la figura 25.

En este caso la prueba fue cancelada dado que la curvase tornaba vertical; era una inminente una ruptura eneste caso

Si existen grietas en el aislamiento de pared a tierra,tambin se observar una brusca respuesta de corrientecasi vertical, a menudo precedida por pequeos picos,antes de que finalmente ocurra la ruptura. La figura 26muestra una respuesta tpica, en este caso en unaislamiento de epoxi-mica.


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muestra bajo prueba. De este modo, no es una pruebade resistencia de aislamiento pura sino ms bien uncomplemento a las pruebas de aislamiento tradicionales.

La carga que se almacena durante la prueba de

aislamiento se descarga de manera automtica al finalde la prueba cuando los resistores de descarga delequipo de prueba de aislamiento se conectan a travs delos terminales.

Figura 28: Descarga de la carga almacenada en el objeto bajoprueba

La velocidad de descarga depende solamente delos resistores de descarga y de la cantidad de cargaalmacenada en el aislamiento. Sin embargo, la cargacapacitiva se descarga rpidamente hasta que el voltajea travs del aislamiento se ha reducido casi a cero. Enese momento el efecto de las corrientes de fuga ser

despreciable. De esta manera, solo queda la inversin dela absorcin dielctrica. Esto se conoce como reabsorcindielctrica y es una imagen especular de la absorcindielctrica.

La corriente capacitiva decae rpidamente desdeun valor muy alto con una constante de tiemporelativamente corta (unos pocos segundos). La corrientede absorcin (o de reabsorcin durante una descarga)siempre comienza en un nivel alto pero tiene unaconstante de tiempo mucho ms larga (hasta demuchos minutos). Es ocasionada por los dipolos quehacen aleatoria su alineacin dentro del aislamiento

y la capa de electrones que regresa a una forma nodistorsionada. Esto se comporta como una corriente quefluye si el circuito de descarga todava est conectado,o un voltaje que reaparece en la muestra si se deja encircuito abierto. La rpida eliminacin de los efectos delas corrientes de fuga y capacitiva permite interpretar elgrado de polarizacin del aislamiento y relacionarlo conla humedad y otros efectos de polarizacin.


El objeto bajo prueba se carga primero de 10 a 30minutos a un alto voltaje, hasta que haya tenidolugar la absorcin total. (Los equipos de pruebas deaislamiento de Megger que automatizan esta pruebacargan la muestra bajo prueba durante 30 minutos). En

este tiempo, la capacitancia se carga completamentey la absorcin elctrica est en esencia, completa. Solocontina fluyendo la corriente de fuga. En este puntose remueve el voltaje de prueba y el aislamiento sedescarga a travs de los resistores de descarga internosdel instrumento para disipar rpidamente la cargacapacitiva. Despus de 60 segundos de descarga, semide el flujo de corriente remanente. En este punto lacapacitancia se ha descargado y el voltaje colapsadode modo que la carga almacenada en los dipolospuede verse independientemente de las corrientes deenmascaramiento que dominan durante la fase dedescarga de una prueba de aislamiento.

Los resultados medidos se introducen en la frmulasiguiente y se calcula un ndice.

Corriente que fluye despus de 1 minuto (nA)

Voltaje de prueba (V) x capacitancia (F)

La medicin depende de la temperatura, de modo quees importante realizar la prueba a una temperatura dereferencia o registrar la temperatura. El aislamientoen equipos de alto voltaje a menudo se compone decapas, donde cada capa tiene su propia capacitancia yresistencia de fugas asociadas. Cuando el aislamientoest construido de esta manera, el objetivo es hacercada capa de manera que la solicitacin de voltaje seacompartida equitativamente entre capas. Cuando sedescarga el aislante, la carga de cada capa se reducir enforma pareja hasta que no haya voltaje remanente.

Cuando hay una capa con fallas entre dos capas en buenestado, disminuye su resistencia de fuga mientras que sucapacitancia probablemente permanece igual. Elresultado de una prueba estndar de aislamiento serdeterminado por las capas en buen estado y no esprobable que se detecte la condicin anterior. Perodurante la descarga dielctrica, la constante de tiempode la capa con fallas ser diferente que las otras y

producir un valor DD ms alto. Un valor de DD bajoindica que la corriente de reabsorcin est decayendorpidamente y que la constante de tiempo de cada capaes similar. Un valor alto indica que la reabsorcin exhibetiempos de relajacin prolongados, lo que puede indicarun problema.


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Figura 29: Corrientes de reabsorcin

A travs de investigacin prctica en condiciones tpicas,principalmente llevada a cabo por EdF, se lleg a los

factores de calidad de la siguiente tabla. Esta tcnicafue desarrollada para generadores de alto voltaje perose puede aplicar en cualquier aislamiento de capasmltiples.

Valor de descarga (en mAV-1F-1)

Estado del aislamiento

> 7 Malo

4 - 7 Pobre

2 - 4 Cuestionable

< 2 Adecuado

Problemas diferentes/pruebas diferentesComo se acaba de ver, la prueba de descarga dielctricase puede usar para identificar problemas en una capaindividual de un aislamiento de capas mltiples. Otrosmtodos de prueba podran no apuntar a problemasen este tipo especfico de estructura de aislamiento.En forma similar, la prueba de ndice de polarizacinresulta particularmente valiosa para la deteccindel ingreso de humedad, aceite y contaminacionespenetrantes similares. Estos contaminantes proporcionantrayectorias convenientes para fugas elctricas, quedaan el aislamiento circundante y finalmente sequeman en forma de corto. Este tipo de problemas serevela casi con cualquier voltaje de prueba y aparecercomo un PI caractersticamente plano. La humedady los contaminantes tambin reducirn los valores delas lecturas, pero esto requiere un valor previo paracomparacin; la prueba PI tiene la ventaja de hacer unacomparacin interna.

Sin embargo, otros problemas parecen como queaprueban una prueba de PI o una prueba simple delectura puntual al producir valores de resistencia altoscon un voltaje dado. Tales problemas incluyen los daosfsicos localizados como agujeros, o aislamientos secos

y quebradizos en equipos envejecidos. Las pruebasd

guia de pruebas +1kv_es

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