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El sistema de aislamiento es la parte más vigilada y ensayada en las máquinas eléctricas rotativas (Motores y Generadores). Se estima que cerca del

80% de las pruebas realizadas a estas máquinas son para verificar el estado y la condición del aislamiento. Además, cuando se prueba esta parte de la máquina, se sugiere iniciar con la prueba conocida como Resistencia de Aislamiento por medio del meghometro. Si el equipo no pasa esta prueba, el resto de las pruebas de aislamiento disponibles en CA y CD no se deberán realizar, para resguardar su integridad. Sin embargo, cuando se hace esta prueba, no solo el meghometro debe usarse, ya que la norma indica que debe incluirse una medición de la temperatura en el bobinado, o al menos en la carcasa (nuestra sugerencia). Lo anterior, con el objetivo de corregir la medición por temperatura, según lo indica la norma IEEE 43-2013 (Recomendaciones de prueba de resistencia de aislamiento en máquinas rotativas). Esto es fundamental si se espera comparar mediciones a lo largo del tiempo. A continuación se presentan algunas consideraciones al respecto.

Los aislantes y conductores en función de la temperatura

En un material conductor, como el cobre o aluminio, la capacidad de conducir corriente se modifica con la temperatura de la siguiente forma: entre mayor temperatura, la resistencia óhmica aumenta, y viceversa. La siguiente fórmula explica lo que sucede en un conductor:

� =� ∗ �

�

Donde:

R: Resistencia del material conductor.

ρ: Resistividad del material, que es función de la temperatura: a mayor temperatura, mayor resistividad.

L: Largo del material.

A: Área de la sección transversal del material.

Sin embargo, en un aislante, el comportamiento es inverso, y a mayor temperatura del material, mejor es su capacidad de conducir electricidad. Esto significa que cuando se realicen pruebas de resistencia de aislamiento, la temperatura a que se encuentra la máquina influirá en el resultado obtenido luego de un minuto (Como es recomendado). No es lo mismo hacer una prueba de resistencia de aislamiento con el meghometro cuando el motor se encuentra caliente, que si estuviera a temperatura ambiente. Sin embargo, no es necesario esperar hasta que se enfríe, vasta esperar unos minutos luego de detenido para proceder con la prueba. Eso si, se deberá anotar la temperatura del bobinado, o al menos la de la carcasa.

En los metales conductores hay numerosos electrones libres, y a mayor temperatura se introduce una mayor agitación térmica, lo que reduce el camino libre de movimiento de los electrones, con la consiguiente reducción en la movilidad y un aumento de resistividad. Sin embargo, en los aislantes, un aumento de temperatura suministra energía térmica, lo que libera portadores de carga adicionales y reduce la resistividad. Esta variación de temperatura afecta a todas las componentes de corriente durante la prueba con el meghometro, a excepción de la corriente capacitiva.

Corrección por Temperatura en Pruebas de Resistencia de Aislamiento

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Corrección de la resistencia de aislamiento por temperatura

La norma IEEE 43 recomienda corregir el valor obtenido a 40 °C, tomando como referencia la temperatura en el momento de la prueba. La fórmula general es la siguiente:

�� = � ∗ �

RC: es la resistencia de aislamiento del bobinado (en MΩ) corregida a 40 ° C de temperatura.

KT: es el coeficiente de corrección de la temperatura T en °C (Medida en el bobinado o el carcasa) a los 40 °C.

RT: es la resistencia de aislamiento medida (en MΩ) a la emperatura T ° C (Medida en el bobinado o en carcasa).

Hay 2 procedimientos a seguir según el tipo de material, que está relacionado con su antigüedad. El factor de corrección (KT) presentan aquí dos familias diferentes de sistemas de aislamiento denominados: Termoplásticos y Termoestables. Los materiales termoplásticos son como el asfálto-mica, y otros más, que se utilizaban antes de la década de 1960. Y los termoestables son los nuevos materiales aislantes, que aparecieron alrededor de la década de 1960, y que incluyen los basados en epoxi y poliéster. Según el tipo de material, así será el cálculo del factor de corrección. Esto es:

Tipo Material Condiciones Cálculo del Coeficiente Corrección

Termoplástico Aplicar siempre la fórmula siguiente para cualquier T.

Termoestable Aplicar fórmula si T en bobinado es: 40 °C < T < 85 °C (*)

Termoestable Aplicar fórmula si T en bobinado es: 10 °C < T < 40 °C (*)

Cálculo del coeficiente de corrección KT (Fuente: IEEE 43-2013)

NOTA (*) : exp se refiere a la función exponencial, esto es: �� = �� �exp��

La norma IEEE 43 da una tabla para algunos valores de Temperatura T del bobinado, y así evitar hacer el cálculo.

Tabla 2 Coeficiente de corrección KT

Ejemplo

Un motor antiguo, con aislantes tipo asfalto-mica (esto es Termoplástico), da una lectura de 250MΩ, y la temperatura en el bobinado era de 35 °C durante la prueba. Entonces el valor de KT para la corrección a 40 ° C sería:

Por lo tanto, la lectura corregida será de:

�� = � ∗ � = 0.707 ∗ 250�Ω = 177�Ω@40°C

Pruebas en el tiempo: Tendencias

Se dice que una medición puntual dice poco de la condición de la máquina, como si se tuvieran mediciones en el tiempo, para establecer las tendencias. En este sentido, se hace indispensable corregir la lectura de resistencia de aislamiento si se pretende llevar tendencias. Si no se corrige el valor obtenido a la temperatura T, y llevada a 40 ° C, no se podrán hacer comparaciones en el tiempo.

Corrección por temperatura para el Índice de Polarización (IP)

Finalmente, la norma IEEE 43 indica que NO es necesario corregir el IP por temperatura, pero pide tomar los siguientes resguardos:

• La temperatura de la máquina no cambia apreciable entre las lecturas de 1 min y 10 min, el efecto de la temperatura es generalmente pequeño. • Sin embargo, cuando la temperatura inicial es alta, una reducción en la temperatura durante el tiempo de la prueba puede resultar en un aumento

sustancial de la resistencia de aislamiento entre 1 min y 10 min. El IP resultante puede ser inusualmente alto, en cuyo caso una nueva medición, en o por debajo de 40 ° C, es recomendada como confirmación.

• Si se toman mediciones de IP cuando la temperatura del bobinado está por debajo del punto de rocío, los efectos de la posible contaminación por humedad debe ser considerado durante la interpretación. Para ciertos sistemas de aislamiento, la humedad absorbida puede causar que el IP caiga por debajo de 2, y acercarse incluso al valor de 1 (Lo que según la norma no es bueno).