Resistencia de Aislación - Electromecánica Sasso SA

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ENSAYOS PREDICTIVOS
Ventajas de ensayos predictivos
Entre los beneficios que brindan los ensayos predictivos se hallan: posibilidad de minimizar o
eliminar las costosas paradas improductivas, catastróficas fallas de máquinas, reducción del
mantenimiento no programado, dado que todas las reparaciones pueden realizarse en el momento de
menor incidencia en la producción.
Para colaborar con su empresa en la obtención de estos beneficios, Electromecánica SASSO
S.A. cuenta con equipamiento de última generación, a fin de permitir obtener el correspondiente
diagnóstico. Los equipos de ensayo se hayan montados en un Laboratorio Móvil, el que permite
realizar ensayos no destructivos, para el análisis de dieléctricos y de vibraciones, pudiendo de esta
manera ser realizados “in situ”
Dicho equipamiento se datalla a continuación, con sus correspondientes ensayos:
- Analizador de Aislaciones, marca AVO MEGGER, modelo BM25 Nº 6410-856/991199/1704
Medición de Resistencia de aislación
Ensayo de Saltos de tensión
Indice de Polarización
Relación de absorción dieléctrica
- Microhmímetro digital, marca MEGABRÁS, MODELO MPK-253, Nº OE6145B
- Miliohmómetro hameg HM8001-2
Medición de Resistencia de bobinados
Medición de Inductancia de bobinados
- Puente Tangente Delta 12Kv, marca AVO MEGGER, modelo DELTA 2000, Nº 3648
Medición de Tangente Delta ó Factor de Disipación, y Capacidad del dieléctrico
de equipos
- Equipo para Descargas Parciales, marca POWER DIAGNOSTIX,
Determinación de existencia de Descargas Parciales, y valoración de las mismas
- Equipo p/Surge test, Hipot, marca BAKER, modelo ST115E 120V, Nº 016E
- Generador de corriente continua, marca INDUCOR, modelo GCC25-1, Nº A-110F
Osciloscopio, marca HAMEG, modelo Nº60528
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Osciloscopio, marca TEKTRONIX, modelo THS720P NºBO55349
Ensayo de surge test y ensayo de Hi pot
- Equipo ensayo on line, marca BAKER, modelo EXPLORER II, Nº 124
- Equipo ensayo on line, marca BAKER, modelo EXP 3000, Nº 1022
- Cámara termográfica, marca IRISYS
- Analizador de vibraciones SKF CMVA55 Nº552586
Ensayo de vibraciones, vibrometria, y balanceo dinámico en dos planos, in situ
- Alineador laser, OPTALIGN PLUS, Nº 12051077
- Medidor Temperatura Humedad
- Pirómetro c/puntero láser, marca 3M, modelo IR-16EXL3, Nº7308E
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Breve descripción de los ensayos, y valores recomendados.
Resistencia de Aislación
Con el concepto básico de que no existe el dieléctrico perfecto, se trata de determinar la
pequeña corriente que drena en el interior de la aislación, cuando se le aplica una tensión continua
entre dos electrodos, uno de los cuales es la estructura metálica. Aplicando la ley de Ohm, o sea,
haciendo el cociente entre tensión aplicada y corriente de fuga, se logra un resultado en ohm, que se
llama resistencia de aislación.
Las resistencias medidas, cambian durante el transcurso de la medición, generalmente
aumentando con el tiempo, y llegando finalmente a un valor fijo. Este proceso se llama polarización
del dieléctrico y es común a todos los que demuestran un buen estado. Tanto es así que en el caso de
no presentarse este valor fijo, se infiere la posibilidad de su deterioro total.
Para la resistencia de aislación se debe tener muy en cuenta la temperatura del arrollamiento
bajo ensayo. Su valor a 40 ºC (valor base) está dado por:
Ra = Kt * Rm,
Donde es:
Ra:
Rm:
Kt:
Resistencia de aislación a 40 ºC,
Resistencia medida a t ºC,
Factor de conversion. Su valor está dado por:
Kt  2(t  40 )/ 10
Donde es:
t:
temperatura del bobinado bajo ensayo.
Valores mínimos recomendados para la resistencia a 1 minuto , a 40 ºC (según IEEE Std. 43-2000):
Rmin = U (Kv) + 1 (para bobinados anteriores a 1970),
Rmin = 100 Mohm (para armaduras de C.C. y bobinas conformadas hechas luego de1970),
Rmin = 5 Mohm
(para bobinas de tensión menor a 1 kV).
Saltos de Tensión
Se pretende observar el comportamiento del dieléctrico al incrementarse la exigencia eléctrica,
relacionándose, además, con las tensiones de servicio de las máquinas, sin necesidad de registrar la
temperatura durante la medición.
Es fácil de entender por qué se realiza este ensayo, ya que al aumentar la tensión en un
dieléctrico, este se polariza en un tiempo y su resistencia va creciendo, por naturaleza.
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Una reducción de la resistencia final en cualquiera de los tramos nos indicará un
comportamiento anómalo, que siempre lo podemos asociar con una incipiente falla.
Este fenómeno lo podemos observar en forma gráfica como la envolvente que une a los picos
de las curvas obtenidas a diferentes tensiones no debe tener quiebres o pendientes negativas, como se
observa en la fig.1
Figura 1: Curva de saltos de tensión:
En la parte superior vemos
el proceso de aplicación de
la tensión de medición y en
la parte inferior la variación
de
la
resistencia
de
aislación determinada
La envolvente que une los picos de las curvas obtenidas a diferentes tensiones no debe tener
“quiebres”, ni ser descendente. Si existe alguna variación en la pendiente de esta envolvente, indica
que la aislación podría presentar fugas a mayores tensiones, lo que se debería a mal estado de la
aislación, por contaminación, humedad, deposición de suciedad sobre la superficie, o la aparición de
otros fenómenos, limitando la vida de los aislantes.
Un ejemplo de este ensayo sería en un motor de 2,3 kV: se realiza el ensayo con 2,5 kVcc, y
los saltos son de 500 Volt cada uno, es decir incrementándose desde 500 V hasta los 2500 V en 5
saltos sucesivos, durante 1’ en cada caso.
Índice de Polarización y Relación de Absorción Dieléctrica
El índice de Polarización (IP) está definido como la relación entre la resistencia de aislación
correspondiente a tiempos prefijados. Se obtiene así:
I.P. = resistencia a 10 min / resistencia a 1 min.
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Este cociente, según la experiencia, indica que podemos acotar el grado de humedad o
contaminación que se asocia a nuestro dieléctrico. En el caso de que el Índice sea igual a 1, o menor,
nos estaría indicando un problema inminente en la aislación, aunque el valor de resistencia inicial
fuese elevado.
Valores mínimos recomendados, en base a Norma IEEE Std. 43-2000:
Clase térmica
A
B
F
H
I.P. mínimo
1.50
2.00
2.00
2.00
Importante: si el valor de resistencia de aislación medido a 1 minuto es mayor a 5000 Mohm, la
norma IEEE Std. 43-2000 recomienda NO USAR EL I.P. COMO HERRAMIENTA DE
VALORACIÓN.
La Relación de Absorción Dieléctrica (RAD) está definida como la relación entre la
resistencia de aislación correspondiente a tiempos prefijados. Se obtiene así:
I.P. = resistencia a 1 min / resistencia a 30 seg.
Valores Máximos, según Normas IRAM:
ESTADO DE LA AISLACIÓN EN FUNCIÓN DE “RAD” E “IP”.
según Norma IRAM 2325:1992 (*)
Relación de absorción
dieléctrica RAD
< 1.10
1.10 < RAD < 1.25
1.25 < RAD < 1.40
1.40 < RAD < 1.60
1.60 < RAD
(*)
(**)
Índice de Polarización IP
< 1.00
1.00 < IP < 1.50
1.50 < IP < 2.00
2.00 < IP < 3.00
3.00 < IP < 4.00
4.00 < IP
Clasificación del estado de la
aislación
Peligroso (**)
Cuestionable
Aceptable
Bueno
Muy Bueno
Excelente
Los valores indicados se consideran relativos y sujetos a la experiencia que se
obtenga aplicando este método durante períodos prolongados (5 años ó más).
Se considera que un IP < 1.00 es INACEPTABLE, y la puesta en servicio del
equipamiento entraña un inminente peligro de falla.
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Resistencia e Inductancia de las bobinas
Sus valores no deben diferir más de un 5 % entre cada fase o par de fases, pues de lo
contrario indicaría posibles inconvenientes en las bobinas, los que se traducen luego en desequilibrio
de corrientes de fase.
Armónicas de tensión y corriente
Su presencia indica posibles inconvenientes de pérdidas de energía indeseables.
Tangente Delta (factor de disipación)
Cuando aplicamos, en servicio o durante un ensayo, una tensión alterna sobre un dieléctrico,
se producen pérdidas por alternancia de la tensión.
El valor de la Tangente Delta (o Factor de Disipación) da una noción de las pérdidas del
dieléctrico cuando está sometido a corriente alterna: a menor valor de tan , menores son sus
pérdidas.
El siguiente gráfico muestra la composición vectorial de tensión, corriente, ángulo , y la
definición del ángulo .
REFERENCIAS:
It: Corriente total
Ip: Corriente de Pérdidas
Ic: Corriente Capacitiva
Vca: Tensión alterna
: Ángulo Fi.
: Ángulo Delta
Su valor debe estar comprendido, para máquinas eléctricas rotativas, entre 2.0 y 8.0 %. Si es
mayor a este valor, indica posible contaminación de la aislación.
También debe tenerse en cuenta el valor absoluto de la diferencia entre dos valores de Factor
de Disipación sucesivos, también llamado TIP UP. Si es mayor a 0.5 %, indica regular estado de la
aislación, pudiendo deberse a contaminación o envejecimiento de la misma.
Valores recomendados:
Tipo de equipo
Trafos en aceite: Nuevos, 115 kV y mayores tensiones
15 años de uso, 115 kV y mayor tensión
Baja tensión, tipo distribución
Interruptores en baño de aceite
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Tan delta (%)
0.25 a 1.0
0.75 a 1.50
1.50 a 5.0
0.5 a 2.0
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Cables nuevos (hasta 27.6 kV), sólidos
Cables de alta tensión, en aceite o presurizados
Bobinados estatóricos de máquinas rotativas, de 2,3 a 13.8 kV
Capacitores
Manguitos aislantes: Sólidos o secos
Llenos de compuesto, hasta 15 kV
Llenos de compuesto, 15 a 46 kV
En baño de aceite, menos de 100 kV
En baño de aceite, por encima de 100 kV
0.5 a 2.0
0.2 a 0.5
2.0 a 8.0
0.2 a 0.5
3.0 a 10.0
5.0 a 10.0
2.0 a 5.0
1.5 a 4.0
0.3 a 3.0
Capacidad
Su valor debe mantenerse aproximadamente sin variaciones a diferentes tensiones.
Si esto no es así, indica regular estado de la aislación, pudiendo deberse a contaminación o
envejecimiento de la misma.
Descargas Parciales
Es un fenómeno que se manifiesta como pequeñas descargas eléctricas, que cortocircuitan
solo parcialmente el aislamiento entre elementos conductores. Estas descargas pueden ser, o no,
adyacentes a un elemento conductor, pudiendo manifestarse superficialmente o internamente.
Las normas no especifican valores de referencia, este es un ensayo en el cual se tiene que
hacer un seguimiento de las descargas, para poder observar su crecimiento para no llegar al
irremediable fracaso del dieléctrico.
Surge Test
Este tipo de ensayo consiste en un pulso de tensión, el que circula por cada una de las fases
individualmente, estando las restantes conectadas a tierra. De esta manera, a través de un
osciloscopio, se puede visualizar la onda que se produce cuando el pulso recorre la bobina.
Comparando entre pares de fases, se trata de determinar que no existan diferencias entre si,
pues esto indicaría inconvenientes en alguna de ellas.
Hi pot
Conciste en aplicar tension continua al dielectrico y medir la corriente de fuga, sometiendo la
aislacion a valores de tension mas elevados que un megado. El ensayo se realiza con una tension de
2Vn + 1000 Volts, según norma IEEE 95-1977
Vibraciones y Vibrometría
Ya se conocen las ventajas que implica el monitoreo de vibraciones y vibrometría. Con las
distintas herramientas que este análisis provee, se pueden determinar distintos tipos de falla, tales
como Desbalanceo, Desalineamiento, Fallas en rodamientos o engranajes, Cavitación en bombas, etc.
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Ensayos On Line con instrumento Explorer
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Ate
Enrique A. Lentini
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