2 de septiembre de 2021
Nota de aplicación desarrollada por MEGGER
La medición de la resistencia de aislamiento es una de las mediciones efectuadas con más frecuencia en equipos eléctricos. No obstante, para lograr resultados fiables, está universalmente aceptado que es esencial utilizar un medidor equipado con un terminal de guarda. Vamos a analizar por qué y examinar el rendimiento del terminal guarda, un aspecto al que no se suele prestar la atención necesaria.
Cuando se efectúa una medición de resistencia de aislamiento, se aplica al activo que debe medirse un valor conocido de CC de alta tensión y se mide el flujo de corriente resultante. Mediante la ley de Ohm, el valor de la corriente, que suele ser muy pequeño, nos da un valor de resistencia del aislamiento. Cotejar este valor de resistencia de aislamiento con criterios de pasa/no pasa predeterminados ayuda a determinar la seguridad y la calidad del aislamiento del activo. Además, si se realizan mediciones de resistencia de aislamiento periódicas en un activo, se puede efectuar un análisis de tendencias de los resultados que revela posibles cambios en el aislamiento. Esto puede ayudar a detectar un deterioro progresivo del aislamiento y predecir la vida útil restante del equipo.
Cada parte de la infraestructura del suministro eléctrico, desde el lado de generación, pasando por el transporte y distribución hasta, finalmente, el uso por parte del cliente, depende de un aislamiento eficaz. La disponibilidad continua de la red eléctrica es un aspecto de vital importancia. Así pues, cuando medimos valores de resistencia de aislamiento, es esencial que los resultados sean totalmente fiables. Consideremos por un momento lo que sucede si esto no se cumple y las mediciones son incorrectas. Si los resultados en los que nos basamos son más bajos que los valores de resistencia de aislamiento óptimos, podría pasar que ese activo se estuviera retirando del servicio antes de tiempo, es decir, que los equipos de mantenimiento estén sustituyendo innecesariamente costosos activos y, por si esto fuera poco, que se dejen fuera de servicio partes de la red para llevar a cabo todo este trabajo innecesario. Todo esto conlleva mayores costes de mantenimiento y menor disponibilidad de la red, un aumento de los precios al consumidor y, potencialmente, menos beneficios para las empresas de servicios públicos.
Para erradicar estos problemas, tenemos que utilizar equipos de medida de resistencia de aislamiento que puedan garantizar lecturas precisas y fiables. Para entender lo que esto significa en la práctica, debemos examinar más de cerca las pequeñísimas corrientes que es capaz de medir un medidor de resistencia de aislamiento.
Una vez que las corrientes transitorias como la corriente de carga capacitiva y la corriente de absorción (o polarización) han caído hasta valores despreciables en el activo que se está midiendo, todo lo que queda es una corriente pequeña y estable conocida como corriente de conducción o corriente de fuga. Esta consta de dos componentes:
- Corriente de fuga a través del material aislante
- Corriente de fuga por la superficie del aislamiento
En última instancia, utilizamos la corriente de fuga a través del aislamiento para decidir si es o no pertinente seguir usando el activo. Pero en ciertos tipos de activos, la corriente de fuga por la superficie del aislamiento puede dominar las mediciones hasta tal punto que no se puede confiar en los valores de medición de la resistencia de aislamiento.
Cables grandes, bobinas, transformadores de potencia, bornas eléctricas y otros activos que tienen una gran superficie pueden estar contaminados con suciedad por vía aérea o incluso una fina película de humedad. Estas condiciones suelen dar lugar a importantes corrientes de fuga superficiales que pueden afectar seriamente a la medición de la verdadera corriente de fuga del aislamiento.
En el siguiente diagrama de una borna contaminada, la corriente de fuga del aislamiento a través del material aislante de la borna se representa en azul y la corriente de fuga de la superficie, en rojo. Estas dos corrientes se combinan en la parte superior de la borna antes de regresar al instrumento a través del cable negativo (negro). El instrumento mide la corriente combinada, por lo que el valor de resistencia de aislamiento que indica es inferior al real.
Para evitar este problema, debemos dejar fuera de nuestras mediciones el componente de corriente de fuga superficial, especialmente cuando midamos un activo con una resistencia de aislamiento de 100 MΩ en adelante o con tensiones de 1000 V y superiores.
Aquí es donde entra en juego el terminal guarda. El terminal guarda es una tercera conexión que se establece con el activo que debe medirse. Esta conexión proporciona una ruta de retorno de la corriente de fuga superficial que, como hemos visto, de otro modo puede causar un error sustancial en la medición de la resistencia de aislamiento. Tomando de nuevo como ejemplo una borna de alta tensión, en el diagrama siguiente se muestra cómo la corriente de fuga superficial que pasa por el exterior del aislamiento queda “detectada” al envolver una banda conductora alrededor de la sección que va del centro a la parte superior de la borna. Esto impide que la corriente de fuga superficial influya en la medición, y el instrumento de medida mida sólo la corriente de fuga real del aislamiento.
La corriente de fuga superficial queda “detectada”. Una de las ventajas del terminal guarda es que se puede utilizar como una herramienta rápida de diagnóstico para un primer paso. Mediante dos pruebas se puede determinar rápidamente si el aislamiento del activo está realmente deteriorando o si solamente está contaminado con suciedad y, por tanto, solo necesita una limpieza adecuada.
La primera medida se lleva a cabo con el terminal guarda, y la segunda medida sin él. Si los dos valores de resistencia de aislamiento medidos difieren considerablemente, es evidente que la contaminación es el problema subyacente, lo que hace que el equipo de medidas, cuando se utiliza sin el terminal guarda, muestre valores de resistencia de aislamiento menores de lo esperado.
El terminal guarda también es importante cuando se efectúan mediciones de resistencia de aislamiento periódicamente en un activo, de modo que se pueda evaluar la tendencia de los resultados. En el valor medido de la resistencia de aislamiento de un activo pueden influir muchas variables como, por ejemplo, el ruido eléctrico y la temperatura. Así, cuando se analiza la tendencia de los valores de resistencia de aislamiento sobre el ciclo de vida del activo, es imprescindible utilizar el terminal guarda en todas y cada una de las mediciones. Esto se debe a que su uso elimina la variable adicional de corriente de fuga superficial, que cambia con el tiempo como resultado de la contaminación y los diferentes niveles de humedad relativa en el momento de la prueba.
Hemos visto que un terminal guarda es una característica esencial de un medidor de resistencia de aislamiento de alta tensión si se busca obtener resultados fiables. Pero es importante tener en cuenta que no todos los terminales guarda son iguales. De hecho, el rendimiento del terminal guarda varía enormemente entre instrumentos de diferentes fabricantes. Megger proporciona un terminal guarda en varios de sus productos, que van desde el modelo portátil MIT2500, que permite efectuar mediciones de 2,5 kV como máximo, hasta el modelo insignia S1-1568, capaz de realizar mediciones a un máximo de 15 kV. La empresa declara las especificaciones completas de funcionamiento de sus terminales guarda, en las que se indica la precisión y se aportan valores típicos de resistencia de aislamiento y de resistencia superficial en paralelo.
A diferencia de otros fabricantes, Megger declara la exactitud en el intervalo completo de tensión de salida del instrumento, en lugar de declararla a una tensión de salida específica que pudiera no ser representativa de un uso normal. La circuitería de un terminal guarda debe diseñarse cuidadosamente para obtener una baja impedancia de entrada, esencial para garantizar la precisión, y, al mismo tiempo, mantener una clasificación de seguridad CAT elevada, conforme con la norma IEC 61010, de modo que los usuarios estén protegidos en el caso de que aparezcan transitorios o tensiones inducidas en el circuito en pruebas.
Ambas características son importantes, pero proporcionarlas significa implementar en el instrumento una circuitería más costosa capaz de responder instantáneamente para bloquear transitorios que pudieran suponer un peligro para el usuario y el instrumento. Algunos proveedores de instrumentos de prueba han intentado reducir costes mediante el uso de valores de resistencia elevados en los circuitos del terminal guarda como una forma de conseguir una clasificación de seguridad CAT elevada para sus instrumentos. Por desgracia, esto aumenta la impedancia de entrada del terminal guarda, incidiendo negativamente en su rendimiento.
Estos componentes de bajo coste suponen además una carga innecesaria para el instrumento, que, por este motivo, no puede mantener la tensión de prueba especificada, especialmente para los valores bajos de resistencia de aislamiento. La tensión de salida cae abruptamente, lo que lleva la prueba fuera de los límites de especificación, lo que automáticamente invalida los resultados obtenidos. Además, en los casos en que se utilizan resistencias de alto valor para obtener una alta clasificación CAT: en la ficha técnica, no es raro que un examen minucioso de la guía del usuario revele que el terminal guarda tiene clasificación CAT pero los terminales de prueba positivo y negativo carecen de ella. El terminal guarda seguramente sea el lugar donde resulta más improbable encontrar transitorios, por lo que esta práctica es una prueba inequívoca de mal diseño.
Como cabría esperar, todos los terminales de comprobadores de aislamiento Megger de alta tensión tienen clasificación CAT. Seleccionar el comprobador de resistencia de aislamiento adecuado puede ser difícil. Dada la gran cantidad de productos disponibles actualmente, sortear las complicaciones mencionadas en este artículo para comprar con criterio requiere tiempo y esfuerzo. Megger ha tenido esto en cuenta y ha creado una valiosa herramienta para ayudarle a comparar sus productos preseleccionados. El modelo CB101G es una herramienta sencilla y segura que contiene un número de resistencias de alta potencia nominal para utilizar a tensiones de hasta 5 kV. Esta herramienta se puede utilizar para confirmar de manera rápida y definitiva el buen (o mal) rendimiento del terminal guarda de prácticamente cualquier comprobador de resistencia de aislamiento.
Los terminales guarda de alto rendimiento de los comprobadores de resistencia de aislamiento de Megger, garantizan que estos instrumentos proporcionan valores exactos y verificables de resistencia de aislamiento. Unos valores totalmente fiables que sirven para tomar decisiones correctas y bien fundadas acerca del verdadero estado del aislamiento de un activo.
Un mantenimiento predictivo eficaz depende del análisis de tendencias de resultados fiables para detectar fallos con la suficiente antelación. Por lo tanto, el uso de un terminal guarda de alto rendimiento puede reducir el riesgo de una sustitución prematura de los activos y garantizar así un máximo aprovechamiento de su vida útil. Los equipos de mantenimiento pueden desarrollar la actividad correcta en el horario más oportuno, lo que mantiene los costes al mínimo y maximiza la disponibilidad de la red.
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