La importancia del terminal de guarda en las medidas de aislamiento

La medición de la resistencia de aislamiento es una de las mediciones efectuadas con más frecuencia en equipos eléctricos.

2 de septiembre de 2021  

Nota de aplicación desarrollada por MEGGER

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.

Megger medición de borna de alta tensión

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.

Megger medición de borna de alta tensión

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.

Para más información sobre equipos Megger, puede escribirnos por correo a te.escuchamos@ceica.com, por WhatsApp o utilizando nuestro formulario de contacto

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