Resistencia de aislamiento de cojinetes aislados en motores y generadores

Qué es

Una prueba de resistencia de aislamiento de un cojinete aislado revisa el aislamiento eléctrico incorporado en un extremo de un motor o generador. En muchas máquinas grandes, y en las máquinas alimentadas por variadores de frecuencia, un cojinete o su alojamiento está aislado de la carcasa, y a veces también se aíslan en ese extremo las tuberías de aceite, los sellos y los cables de instrumentos. El aislamiento está ahí para interrumpir una trayectoria de corriente no deseada a lo largo del eje. La prueba usa un probador de aislamiento de tensión continua conectado entre el componente aislado, como el alojamiento del cojinete, el pedestal o la chumacera, y la carcasa de la máquina o el eje. Una lectura alta muestra que el aislamiento está sano, mientras que una lectura baja muestra que algo lo ha puenteado o que el aislamiento está dañado. La prueba se realiza en máquinas nuevas en la aceptación, después de trabajos en los cojinetes o de un rearmado, y como parte del mantenimiento de máquinas propensas a corrientes de eje. Es rápida, pero debe organizarse con cuidado, porque varias partes de la máquina pueden poner en cortocircuito el aislamiento sin que el aislamiento mismo tenga la culpa.

Por qué se realiza

Una máquina rotativa puede generar una tensión a lo largo de su eje por asimetría magnética, por los campos que produce un variador o por carga estática. Si el eje está puesto a tierra en ambos extremos a través de los cojinetes, esa tensión puede impulsar una corriente circulante por los cojinetes y la carcasa. La corriente atraviesa la delgada película de aceite del cojinete, forma arcos y erosiona el metal en pequeñas picaduras, que pueden avanzar hasta un patrón de surcos llamado acanaladura. El lubricante también se degrada por el arco. El resultado es ruido, vibración, sobrecalentamiento y, finalmente, una falla del cojinete que puede ocurrir de repente y costar una parada no planificada. Aislar un extremo de la máquina interrumpe la trayectoria circulante. El aislamiento solo funciona mientras se mantiene intacto y sin puentear, por lo que la prueba verifica que sea efectivo después de la instalación y después de cualquier trabajo que pueda comprometerlo, y confirma que no se haya creado un puente por un cable olvidado, un sello mal colocado, un cable de sensor puesto a tierra o una capa conductora de suciedad.

El principio

La prueba es una aplicación de la medición de resistencia de aislamiento a una trayectoria aislante deliberadamente limitada. Se aplica una tensión continua a través de la capa aislante y el instrumento mide la pequeña corriente que circula y la reporta como una resistencia. Un aislamiento sano deja pasar una corriente despreciable y lee muy alto. Si existe un puente, porque un perno no está aislado, una tubería de aceite toca la carcasa o un cable de sensor está a tierra, la corriente encuentra un camino alrededor del aislamiento y la lectura baja. Si el aislamiento mismo está agrietado, húmedo, carbonizado o contaminado con aceite y polvo, la lectura también baja. La medición puede verse afectada por la película de aceite del cojinete, que actúa como aislante cuando el eje está en reposo y la película está presente, o que puede romperse a baja velocidad. Como el aislamiento de un cojinete es una capa delgada diseñada para una tensión modesta, la tensión de prueba debe elegirse para quedar con seguridad dentro de su capacidad, y una tensión demasiado alta puede dañar justamente la capa que se prueba.

Cómo se realiza

La máquina se desenergiza, se aísla de toda fuente, se pone a tierra y se bloquea. Se identifican y se abren para la prueba todas las conexiones que podrían poner en cortocircuito el aislamiento: líneas de aceite que se conectan con la carcasa, detectores de temperatura de cojinetes y sondas de vibración cuyos cables están a tierra, escobillas de puesta a tierra o dispositivos de puesta a tierra del eje en ese extremo, y cualquier perno o clavija que puentee los manguitos aislantes. El componente aislado se limpia y se seca, ya que el aceite y el polvo de carbón ofrecen una trayectoria de fuga sobre las superficies aislantes. Un probador de aislamiento de tensión continua, calibrado y ajustado a una tensión adecuada a la capacidad del aislamiento del cojinete, se conecta entre el componente aislado y la carcasa o el eje según la construcción. La tensión se aplica durante un intervalo cronometrado y se observa la lectura. Cuando el diseño de la máquina influye, se anotan la posición del eje y la presencia de la película de aceite, y la prueba se repite con la película de aceite en su lugar o después de girar el eje si el procedimiento lo indica. Después de la prueba se descarga el instrumento, se restituyen todos los cables y conexiones que se abrieron, y una verificación final confirma que el aislamiento es lo único que separa el cojinete de la carcasa.

Qué se registra

El registro indica la identificación de la máquina, qué extremo y qué componente se probaron, el instrumento y su calibración, la tensión continua utilizada y cuánto tiempo se mantuvo, y la resistencia observada. Anota qué conexiones se abrieron para aislar el cojinete y confirma que se restituyeron, como tuberías de aceite, sensores, dispositivos de puesta a tierra y pernos. Se anotan el estado de las superficies y la presencia o ausencia de película de aceite, así como la temperatura y la humedad. Si se repitieron las lecturas después de cambiar la posición del eje o de limpiar, se registra cada una. Estos detalles permiten a quien revise después distinguir una pérdida genuina de aislamiento de un puente creado por una conexión que se dejó en su lugar o por contaminación en la superficie.

Cómo se juzgan los resultados

Una lectura se juzga por la forma del resultado, y esta página no ofrece ningún valor. El criterio principal es que la capa aislante muestre una resistencia alta, según la defina la norma aplicable o el fabricante de la máquina, con la tensión de prueba limitada a la capacidad del aislamiento. La lectura se compara con los datos del fabricante para el sistema de aislamiento y con resultados anteriores de la misma máquina, donde una disminución, aunque siga por encima de un mínimo publicado, sugiere contaminación o degradación. Una lectura baja no es de inmediato un aislamiento fallado. El primer paso es buscar un puente, revisando las conexiones que se abrieron, inspeccionando tuberías de aceite, sellos, cables de sensores y pernos, y limpiando y repitiendo la prueba. Solo si la lectura baja persiste se sospecha del aislamiento. ANSI/NETA ATS-2025 cubre las pruebas de aceptación de las máquinas rotativas y ANSI/NETA MTS-2023 cubre las pruebas de mantenimiento; consulte su propia copia con licencia para los criterios y al fabricante de la máquina para los datos específicos del cojinete.

Variaciones

En la aceptación, la prueba confirma que el aislamiento tal como se instaló es efectivo y crea una línea base para comparaciones posteriores, y se realiza antes de acoplar y poner en marcha la máquina. En el mantenimiento se realiza después de reemplazar un cojinete, después de rearmar un alojamiento aislado y en máquinas que han mostrado señales de daño por corrientes de eje, como acanaladuras o ruido en los cojinetes. El tipo de máquina cambia los detalles. Los motores de inducción y generadores grandes suelen aislar el extremo opuesto al accionamiento para dejar el eje a tierra en el extremo del accionamiento. Las máquinas con variadores de frecuencia pueden tener aislamiento en uno o en ambos extremos, o cojinetes aislados o de cerámica especiales, junto con un dispositivo de puesta a tierra del eje que debe considerarse al planificar la prueba. Las máquinas síncronas grandes pueden tener un pedestal de cojinete aislado, tuberías de aceite aisladas y sellos aislados en el mismo extremo. En cada caso, la norma aplicable y las instrucciones del fabricante definen qué partes se prueban.