Esquema En el circuito se realizó una instalación eléctrica básica con tres lámparas y sus respectivos interruptores de control, tratando de simular una instalación real utilizada en gran parte de la industria, con el fin de comprobar la resistencia de asilamiento eléctrico en una instalación.
Tablas La resistencia de aislamiento se halla mediante la relación que hay entre el voltaje de instalación y la corriente de fuga, relacionadas mediante la siguiente expresión:
=
Las mediciones que se realizaron en esta práctica fueron a 3 elementos, un transformador monofásico, a un motor trifásico y a la instalación mostrada en el esquema obteniendo los siguientes datos: Transformador Monofásico:
Resistencia de Aislamiento (MΩ) AT - Carcaza
BT - Carcaza
AT – BT
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
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Motor Eléctrico: Resistencia de Aislamiento (MΩ)
U - Carcaza
V - Carcaza
W - Carcaza
U-V
V-W
U – W
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
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>2000 MΩ
>2000 MΩ
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>2000 MΩ
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Instalación Eléctrica: Resistencia de Aislamiento (MΩ)
Toda la inst – Tierra (L - Tierra)
Conductor – Tierra (N - Tierra)
Conductor A – Conductor B (L - N)
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
Cuestionario 1. ¿Qué es la resistencia de aislamiento? El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo mantiene en su desplazamiento a lo largo del semiconductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico. El voltaje hace que la electricidad fluya a lo largo de los alambres de cobre, mientras que el aislamiento que cubre dichos alambres ejercen una resistencia al paso de corriente, que es mucho menor a lo largo del alambre. Al aplicar la Ley de Ohm al alambre, tendremos que a menor resistencia del alambre, se tendrá más corriente con el mismo voltaje. Es
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través de la tierra. Esta corriente puede ser de millonésimas de amperios, pero se debe medir con un buen instrumento de prueba de aislamiento, como el megóhmetro, popularmente conocido como "Megger". En resumen, un buen aislamiento es el que no se deteriora al aumentar el voltaje y por ende, la corriente, obteniéndose una resistencia alta, la cual se debe mantener en el tiempo. Esto se visualiza al realizar mediciones periódicas y estudiando la tendencia que provoca que un aislamiento se deteriore. Al aplicar la ley de ohm al aislamiento del material se obtendrá el valor de la resistencia de dicho aislamiento, se le puede definir como el cociente entre la tensión presente en una instalación o maquina eléctrica y la intensidad de la corriente de fuga presente en el aislamiento.
=
ó
2. Explique el procedimiento para la medición de la resistencia de aislamiento de forma general. Antes de realizar la prueba de resistencia de aislamiento verifica que:
Todos los elementos que constituyen la instalación eléctrica estén conectados .
Ningún aparato electrodoméstico se encuentre conectado a los receptáculos.
Los apagadores estén en posición de encendido pero sin ninguna luminaria colocada en los portalámparas.
La instalación eléctrica se encuentre des energizada.
Cuando se realiza la prueba de resistencia de aislamiento se aplica una corriente directa al elemento que se va a medir y generalmente se le llama megometro. Los parámetros que se deben considerar co nsiderar en la prueba son:
Selecciona la tensión que aplicarás a los conductores del circuito eléctrico (se recomienda 500 volts de corriente directa)
Conecta una de las puntas de prueba al conductor del circuito bajo prueba, justo donde comienza el conductor en el borne inferior del interruptor termomagnetico
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Aplica la tensión durante un minuto. Si el megohmetro indica un valor en megaohms significa que el conductor está en buen estado.
Si el megometro indica 0 ohms, significa que el conductor bajo prueba tiene una falla, es decir, que puede tener contacto con el conductor de puesta a tierra, o con alguna tubería o gabinete metálico puesto a tierra y en caso de que se energice hay riesgo de cortocircuito. Por lo tanto, este conductor debe revisarse o reemplazarse antes de conducir energía eléctrica.
Este mismo procedimiento que se realiza para hallar la resistencia de aislamiento eléctrico en una instalación eléctrica se realiza para maquinas eléctricas como motores o transformadores, al final de realizar la medición se debe desconectar el megometro para
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PROCEDIMIENTO I.
Se debe tener el equipo a probar desconectado de su voltaje de alimentación.
II. Se escoge la tensión de prueba. III. Se conecta el megger. IV. Se aplica la tensión durante 1 minuto. V. Se lee y se registra la medición del megger. En algunos casos es necesario registrar la temperatura de prueba para posteriormente referirla a 40 grados C. VI. Se termina la prueba y se desconecta el megger para finalizar con la descarga del equipo probado colocando un cable entre tierra (carc aza) y el devanado o el cable.
3. ¿Cómo se puede saber en qué condiciones está el aislamiento si la instalación está en funcionamiento? Se realizan por medio de indicadores de defectos de aislamiento. Todos estos indicadores están basados en que si el aislamiento de un conductor es defectuoso su tensión respecto a tierra es tanto menor cuanto menor sea su resistencia de aislamiento, es decir cuanto mayor sea su corriente de fuga a tierra, en caso de defecto franco (cortocircuito a tierra), la tensión respecto a tierra sea nula. De advertirse que esta prueba solamente resultan posibles cuando no existen conductores neutros o cuando estos conductores neutros están aislados, es decir cuando ninguna parte de la instalación está conectada a tierra durante su funcionamiento. Como indicadores de defecto de aislamiento se emplean generalmente voltímetros conectados entre los distintos conductores y tierra. El voltímetro está en paralelo con la resistencia de aislamiento, de forma que la tensión indicada en el aparato constituye una medida directa de la resistencia de aislamiento.
4. ¿En qué consiste la prueba de índice de polarización? Es un ensayo de absorción dieléctrica, se define IP como la relación entre la resistencia de aislamiento (Ra) medida a los 10 minutos minutos y la medida al minuto de haberse aplicado aplicado la tensión continua al objeto de estudio:
=
− −
Otra forma de medir el IP es mediante una fuente de corriente continua estabilizada donde en un amperímetro puede leerse la lectura al minuto y a los 10 m inutos, En este caso:
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Los valores se grafican en un diagrama donde e n ordenadas se representan valores de Ra y en abscisas el tiempo. El aislamiento se encuentra en buen estado cuando el diagrama es una línea recta que aumenta apreciablemente con el tiempo de ensayo. La humedad, contaminación o deterioro conducirán a una línea recta que se elevara respecto del tiempo muy suavemente tendiendo a aplanarse.
Un IP < 1 puede indicar excesiva humedad o carbonización sobre o dentro del aislamiento. Se define el índice de polarización (IP) como la relación entre la resistencia de aislamiento medida a 1 minuto y a 10 minutos después después de aplicada una tensión continua de prueba. Durante esos 10 minutos el nivel de tensión deberá ser estable. El valor de la resistencia a tierra deberá crecer con el transcurso del tiempo. El índice de polarización es un valor que nos informa sobre el estado de humedad y limpieza de la máquina, basado en la suposición de que transcurrido un cierto tiempo desde el comienzo del ensayo, la corriente de absorción se habrá anulado. Un valor bajo del índice de polarización nos indicará que existe una corriente alta de conducción o de fugas, originada por suciedad y humedad. En resinas aislantes modernas, la corriente de absorción puede hacerse próxima a cero en dos o tres minutos desde el comienzo del ensayo. Así, se utiliza en estos casos una variante del índice de polarización que calcula la relación entre las resistencias de aislamiento a 1 minuto y a 30 s, después de iniciado el ensayo. Este valor es denominado "índice de absorción" (IA). Los valores del índice de polarización están muy poco afectados por la temperatura, por lo que salvo en condiciones en que la prueba se haya realizado a elevada temperatura (por
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El índice de polarización de un aislamiento es un valor adimensional que nos va a permitir hacer comparaciones sobre el estado del aislamiento de máquinas de distintas características (tamaño, potencias, tensiones). La norma CEI 60085.01 indica que, para aislamientos de clase A, el índice de polarización debe ser superior a 1,5, mientras que para aislamientos de clase B, F o H, este valor debe ser superior a 2.
RANGO DE CLASE
VALOR MÍNIMO DE IP
CLASE A CLASE B CLASE F CLASE H
1.5 2.0 2.0 2.0
No obstante, existen recomendaciones por parte de fabricantes de equipos de medida y usuarios que proporcionan una información más cualitativa a partir del valor obtenido del índice de polarización y de absorción, como la siguiente:
ÍNDICE DE POLARIZACIÓN DE LA CONDICION DEL AISLAMIENTO <1 1-2 2-4 >4
Pobre Cuestionable OK Bueno
En caso de máquinas muy antiguas (más de 20 años), un elevado valor del índice de polarización, por ejemplo del orden de 5 o superior, puede ser síntoma de un aislamiento reseco y quebradizo. Respecto al ensayo del índice de polarización, debe de tenerse en cuenta que si anteriormente se ha realizado un ensayo de resistencia de aislamiento, con un resultado superior a los 5 M Ώ, el valor de la corriente medida es del orden de microamperios. Con estos valores, pequeñas variaciones de la tensión de suministro, de la humedad del
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El término megóhmetro hace referencia a un instrumento para la medida del aislamiento eléctrico en alta tensión. Se conoce también como "Megger", aunque este término corresponde a la marca comercial del primer instrumento portátil medidor de aislamiento introducido en la industria eléctrica en 1889. El nombre de este instrumento, megóhmetro, deriva de que la medida del aislamiento de cables, transformadores, aisladores, etc se expresa en megohmios (MΩ). Es por tanto incorrecto el utilizar el
término "Megger" como verbo en expresiones tales como: se debe realizar el megado del cable... y otras similares. En realidad estos aparatos son un tipo especial de óhmetro en el que la batería de baja tensión, de la que normalmente están dotados estos, se sustituye por un generador de alta tensión, de forma que la medida de la resistencia se efectúa con voltajes muy elevados. El megóhmetro consta de dos partes principales: un generador de corriente continua de tipo magneto-eléctrico, movido generalmente a mano (manivela) o electrónicamente (Megóhmetro electrónico), que suministra la corriente para llevar a cabo la medición, y el mecanismo del instrumento por medio del cual se mide el valor de la resistencia que se busca. Son dos imanes permanentes rectos, colocados paralelamente entre si. El inducido del generador, junto con sus piezas polares de hierro, está montado entre dos de los polos de los imanes paralelos, y las piezas polares y el núcleo móvil del instrumento se sitúan entre los otros dos polos de los imanes. El inducido del generador se acciona a mano, regularmente, aumentándose su velocidad por me dio de engranajes. Para los ensayos de resistencia de aislamiento, la tensión que más se usa es la de 500 voltios, pero con el fin de poder practicar ensayos simultáneos a alta tensión, pueden utilizarse tensiones hasta 2500 voltios, esto de acuerdo al voltaje de operación de la máquina bajo prueba. El Megger o Megometro, es un instrumento con el cual se realiza el análisis del aislamiento de un cable o de un devanado de un trasformador o de un motor para conocer la existencia o no de corrientes de fuga a través del aislamiento medido. El megger es un generador de corriente directa (Continua) el cual normalmente tiene 2
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6. ¿En qué consiste la prueba puntual de aislamiento “Spot” y por qué es importante realizarla? La prueba de asilamiento de corta duración, conocida también como prueba de aislamiento SPOT, es la prueba de resistencia de aislamiento más simple, durante esta el voltaje de salida del aparato probado se eleva hasta el valor deseado y a un tiempo determinado se toma la lectura de resistencia de asilamiento. Los niveles de voltajes de prueba recomendados se dan en la siguiente t abla:
Para obtener el valor de la resistencia, es práctica común que la prueba de resistencia de asilamiento spot se desarrolle por un tiempo de 60 segundos, porque en muchos casos la lectura de la resistencia de aislamiento se continúa elevando para un periodo de tiempo mayor. Si la prueba siempre se suspende a los 60 segundos, se establece un parámetro consistente para cada máquina. m áquina. La prueba spot se usa cuando se desea obtener una evaluación rápida de referencia de las condiciones de un motor, las lecturas se deben tomar:
Entre cada fase del motor y tierra.
Entre las tres fases unidas temporalmente contra tierra.
Si los valores de la lectura están arriba de los valores mínimos aceptables, el motor se
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>
480
= 1.6 ℎ 200 200 + 100 100
El valor de la resistencia de aislamiento debería ser de alguna manera mayor dependiendo de la historia del asilamiento; sin embargo, los valores aceptables pueden variar de acuerdo con otros factores, tales como: voltajes nominales de los motores y tipos de aislamiento, altura de operación sobre el nivel del mar, potencia nominal del motor y el medio ambiente en el lugar de la instalación. De particular importancia son los efectos de la temperatura, la humedad y la limpieza del área donde está instalado el motor. Lo más importante con la prueba de aislamiento tipo spot es la tendencia de los valores comparativos de las lecturas de la prueba del año con año. Estas lecturas proporcionan una excelente guía de las condiciones del motor.
7. ¿Qué se debe hacer después de la medición de la resistencia de aislamiento con el equipo medido? Al final de la prueba de aislamiento, la muestra de prueba se parce mucho a un capacitor cargado, allí queda una cantidad considerable de energía almacenada dentro del dieléctrico de aislamiento. Existe una “regla de dedo” importante sobre la c arga y
descarga de objetos bajo prueba. Esta regla sugiere que el operador descargue el objeto bajo prueba durante 5 veces el e l tiempo que duro la prueba. NORMAS DE SEGURIDAD I.
Aplicar todas las normativas para efectuar la desconexión del equipo a probar.
II. No tocar ninguno de los cables ni el equipo probado durante la prueba. III. Descargar el equipo probado como mínimo el tiempo de prueba (1 Minuto), en aplicaciones de alto voltaje se necesita pértiga y guantes de alta tensión para la
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Resistencia de Aislamiento (MΩ)
AT - Carcaza
BT - Carcaza
AT – BT
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
La primera columna de medición corresponde a la resistencia de aislamiento entre el debandado primario y la carcasa del transformador; la segunda columna es la resistencia de aislamiento entre el devanado secundario con respecto a la carcasa y la última medida es la resistencia de aislamiento entre los devanados. Considerando la norma IEEE 43-2000 tenemos lo siguiente: La resistencia de aislamiento mínimo después de 1 min, IR 1
min,
para las pruebas de
sobretensión y el funcionamiento en corriente alterna y en corriente continua de devanados del estator de la máquina y devanados del rotor se puede determinar a partir de la siguiente tabla.
TIPO DE MÁQUINA Devanados anteriores a 1970 Máquinas de c.a. o c.c. fabricadas después de 1970 (con devanados preformados) Mayoría de máquinas con bobinas de hilo y bobinas preformadas de tensión nominal < 1kV
RESISTENCIA DE AISLAMIENTO MINIMO (MΩ) kV + 1 100 5
Considerando los datos según la norma IEEE, nuestro transformador debe tener una resistencia de aislamiento mayor a 100 M Ω, la resistencia de aislamiento medida tanto para cada devanado con tierra y entre devanado nos da un valor mayor de 2000 MΩ por lo que se puede afirmar que su aislamiento esta en correcto funcionamiento.
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a) Motores y generadores de baja tensión. BT. Que operan en redes cuyo voltaje es menor o igual a 600V. b) Motores y generadores de alta tensión. AT. Que funcionan en redes cuyo voltaje es mayor a 600V. Las normas ANSI- NEMA establecen criterios de evaluación, para lo cual ellos establecen que al valorar el aislamiento se hagan las mediciones así: I.
RA de aislamiento entre bobinados de fase o entre fases.
II. RTG aislamiento entre cada bobina de fase y tierra, sigla de designación en inglés. En la práctica se da mayor importancia a la RTG, lo cual se puede resumir de manera sencilla en la forma siguiente: a) En motores y generadores de BT. Un criterio aceptado es que la RTG mínima es de un (1) Mega-ohmio. b) En motores y generadores de AT. -. Su RTG debe ser al menos de un (1) Megaohmio por cada mil voltios (1 KV.) más un (1) Mega-Ohmio. Por ejemplo, en el caso de un motor que opera a 4160 volts (4.16 KV), su R de aislamiento debe ser mayor o igual a cinco (5) Mega-ohmios. (Standard IEEE 43).
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Se puede concluir que para un e quipo con una capacidad de voltaje de 460 V su resistencia de aislamiento es 5.84 M Ω es menor que el aislamiento del motor trifásico (mayor a 2000 MΩ), el aislamiento del motor está en correcto funcionamiento.
10. ¿La resistencia de aislamiento de la instalación eléctrica probada es el correcto para un buen funcionamiento? La medida de la resistencia de aislamiento tiene como objeto verificar el estado de los conductores y su aislamiento de una instalación eléctrica, con la finalidad de detectar y prevenir cortocircuitos o derivaciones a tierra y así garantizar la seguridad de las personas animales e instalaciones. La medida se realiza con un medidor de aislamiento (megóhmetro) capaz de suministrar las tensiones continuas de prueba indicadas en la siguiente tabla, con una corriente de 1 mA para una carga igual a la mínima resistencia de aislamiento especificada para cada tensión.
TENSIÓN NOMINAL DEL CIRCUITO (V) Muy Baja Tensión de Seguridad (MBTS)
TENSIÓN DE ENSAYO EN CORRIENTE CONTINUA (V)
RESISTENCIA DE AISLAMIENTO (MΩ)
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Resistencia de Aislamiento (MΩ)
Toda la inst – Tierra (L - Tierra)
Conductor – Tierra (N - Tierra)
Conductor A – Conductor B (L - N)
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
>2000 MΩ
Los valores obtenidos son mayores que la resistencia de aislamiento mínima por lo que se puede concluir que el aislamiento está en corr ecto funcionamiento.
Observaciones
El multímetro es un instrumento que puede ser usado para medir tensión, corriente, resistencia entre otros con sus respectivas restricciones de medición.
El voltímetro es un instrumento de medida eléctrica que sirve para medir la caída de tensión y se debe conectar en paralelo al circuito eléctrico.
En toda la práctica necesitábamos nece sitábamos conocer el valor de la corriente c on la que trabajábamos para no exceder la capacidad de los instrumentos y evitar que se dañen.
El amperímetro es un instrumento de medida eléctrica que sirve para medir la intensidad de corriente eléctrica y se debe conectar en serie al circuito eléctrico.
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Bibliografía
El libro práctico de los generadores transformadores y motores eléctricos - Gilberto Harper Enriquez.
http://es.scribd.com/doc/58041905/El-Megger-o-Megometro
http://generacionelectricastmeu.blogspot.com/2011/08/indice-de-polarizacion.html
http://www.programacasasegura.org/mx/wp-content/uploads/2012/10/La-prueba-deaislamiento.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento_el%C3%A9ctrico
http://www.unitronics-electric.com/pdf/articulos/Marcelo.PDF
http://platea.pntic.mec.es/alabarta/CVE/Soporte/Materiales/medidas_y_ensayos.pdf