Resistencia de Aislamiento e Índice de Polarización en Máquinas Rotativas

Qué es

Este formulario registra la resistencia de aislamiento en CC y el índice de polarización de los devanados de armadura (estator) y de campo de una máquina rotativa - máquina síncrona, de inducción o de CC, o condensador síncrono - de 750 W o más, una fila por devanado probado, para verificaciones de mantenimiento, recuperación tras almacenamiento, rebobinado o previas a la energización. En cada devanado se aplica entre el devanado y tierra una tensión de prueba en CC de la banda de IEEE 43-2013 para la tensión nominal; la resistencia de aislamiento se lee a 30 s, 1 min y 10 min, la lectura a 1 min (IR1) se corrige a 40 C con el factor del sistema de aislamiento, y el índice de polarización (PI) es la lectura a 10 min dividida por la lectura a 1 min, sin corrección de temperatura. IR1 a 40 C se califica frente al mínimo de IEEE 43-2013 para el tipo de devanado, y el PI frente al mínimo para la clase térmica del aislamiento, en un devanado aislado. La relación entre la lectura a 1 min y la de 30 s solo se registra. IEEE 43 es una práctica recomendada: sus mínimos se aplican tal como están escritos, y un propietario o una especificación de aceptación puede fijar otro valor. Las pruebas de alto potencial, factor de potencia, impulso, descargas parciales y en marcha permanecen en los formularios de aceptación de máquinas rotativas.

Por qué se realiza

El aislamiento de un devanado pierde su rigidez dieléctrica cuando absorbe humedad durante un almacenamiento inactivo, por fugas del agua de refrigeración o por condensación en aire húmedo, cuando la contaminación puentea sus superficies, o cuando envejece térmicamente tras años de servicio. Una resistencia de aislamiento baja, o un índice de polarización que ha caído por debajo de su mínimo, apunta a humedad, contaminación o envejecimiento antes de que el devanado falle bajo carga o durante una prueba de sobretensión, e IEEE 43-2013 pide que ambos mínimos se cumplan antes de operar la máquina o someterla a una prueba de sobretensión. Corregir la lectura a 1 min a 40 C hace comparable una prueba con la siguiente, de modo que el registro también lleva el IR1 a 40 C y el PI anteriores del historial del activo y calcula el cambio; una caída brusca frente a lecturas anteriores se señala, ya que puede apuntar a contaminación, humedad o daño incluso cuando los mínimos aún se cumplen. Confirmar el aislamiento antes de energizar una máquina rebobinada, reacondicionada o inactiva por largo tiempo detecta un problema mientras todavía es un trabajo de secado o limpieza.

Cuándo se realiza

La prueba se registra para mantenimiento, para la recuperación tras almacenamiento, después de un rebobinado y como verificación previa a la energización, en el intervalo que el programa de mantenimiento del propietario asigne a la máquina; el tiempo fuera de servicio se registra con las condiciones de prueba. Ambos mínimos de IEEE 43-2013 deben cumplirse antes de operar la máquina o ejecutar una prueba de sobretensión, de modo que la prueba precede a las pruebas de alto potencial, impulso o descargas parciales registradas en los formularios de aceptación. La temperatura del devanado decide cómo se usa la lectura: un devanado en o por debajo del punto de rocío puede llevar una película de humedad que reduce IR y PI, y la corrección a 40 C deja entonces de ser fiable para la tendencia, de modo que rige el historial de la máquina; un PI por debajo de su mínimo en un devanado por encima de 60 C exige repetir por debajo de 40 C y por encima del punto de rocío, y un PI alto en un devanado caliente que se enfrió durante la prueba exige repetir a 40 C o menos. Un devanado refrigerado directamente por agua se drena y se seca antes de la prueba.

Cómo se realiza normalmente

La máquina se identifica con su tipo, potencia nominal y caballos de fuerza, tensión nominal (línea a línea en una máquina trifásica de CA, línea a tierra en una monofásica, la tensión continua nominal en una máquina de CC o un devanado de campo), clase térmica del aislamiento, sistema de aislamiento (termoplástico o termoestable, o desconocido con el año de fabricación) y el tipo de devanado que selecciona el mínimo de IEEE 43-2013. Antes de la prueba, el equipo externo se desconecta y se pone a tierra, se listan los elementos que quedan conectados, el devanado se descarga sin tensión de retorno y se restringe el acceso del personal a la tensión de prueba; se registran la temperatura ambiente, la humedad relativa, el punto de rocío y la temperatura del devanado con su método, y la conductividad del agua de refrigeración cuando queda agua en el devanado. En cada fila de devanado el técnico selecciona la construcción (devanado aislado, campo no aislado o armadura de máquina de CC), el devanado probado (armadura con todas las fases, una fase con las otras a tierra, o campo) y su conexión, ingresa la tensión de prueba en CC aplicada, normalmente con polaridad negativa en el devanado, y lee la resistencia de aislamiento a 30 s, 1 min y 10 min con la temperatura del devanado a 1 min y a 10 min. El formulario calcula el factor de corrección a 40 C a partir de la ecuación de IEEE 43-2013 para el sistema de aislamiento o toma un factor determinado en campo con la referencia de su curva, corrige IR1, busca el mínimo para el tipo de devanado (que un ingeniero puede dejar de lado según las notas de la norma con la base registrada), calcula el PI y su mínimo para la clase térmica, y levanta indicadores por una tensión de prueba fuera de la banda, una corrección termoestable por encima de 60 C, un PI alto en un sistema termoplástico, un PI bajo por encima de 60 C, un devanado que se enfrió durante la prueba, una lectura en o por debajo del punto de rocío y una caída marcada de IR con tensión creciente cuando se corrió una serie escalonada. Tras la prueba el devanado se pone a tierra durante un tiempo de descarga de al menos 4 veces el tiempo de aplicación de tensión; ambos tiempos se ingresan. La marca, el modelo, el número de serie, la fecha de calibración y la tensión máxima de prueba del megóhmetro cierran el registro.

Qué se registra

Identificación: fabricante, modelo, número de serie, designación, tipo de máquina, potencia nominal y caballos de fuerza, tensión nominal, tensión continua nominal del devanado de campo, clase térmica del aislamiento y del campo, sistema de aislamiento, año de fabricación del devanado y el tipo de devanado para el mínimo. Condiciones de prueba y seguridad: tiempo fuera de servicio, temperatura ambiente, humedad relativa, punto de rocío, temperatura del devanado y su método, estado de refrigeración por agua y conductividad del agua, equipo externo desconectado y a tierra, elementos que quedan conectados y devanado descargado antes de la prueba. Por devanado, hasta seis filas: construcción, devanado probado, conexión, banda de tensión de prueba y tensión en CC aplicada, polaridad, IR a 30 s, 1 min y 10 min, temperatura del devanado a 1 min y 10 min, base de corrección con cualquier factor determinado en campo y referencia de curva, factor de corrección calculado e IR1 a 40 C, IR1 mínimo a 40 C con cualquier anulación y su base, margen de IR1, índice de polarización con su mínimo y margen, relación 1 min a 30 s, indicador de mínimos cumplidos, resultado de la serie escalonada y los indicadores de la fila. Descarga tras la prueba: tiempo de aplicación de tensión, tiempo de descarga y su relación, y la verificación de acceso del personal. Tendencia: fecha de la prueba anterior, IR1 a 40 C y PI anteriores, los cambios calculados para el devanado 1 y si se observó una caída brusca. Equipo de prueba, datos del megóhmetro, comentarios y deficiencias.

Cómo se evalúan los resultados

El registro aprueba cuando las verificaciones de seguridad y preparación son satisfactorias (equipo externo desconectado y a tierra, devanado descargado antes de la prueba, acceso del personal restringido; una respuesta insatisfactoria reprueba, todas en blanco dejan el registro indeterminado), cuando IR1 corregida a 40 C está en o por encima del mínimo de IEEE 43-2013 para el tipo de devanado en cada fila donde aplica, cuando el PI está en o por encima del mínimo para la clase térmica del aislamiento en cada devanado aislado, y cuando el tiempo de descarga es al menos 4 veces el tiempo de aplicación de tensión con ambos tiempos ingresados. La resistencia de aislamiento mínima aplica al devanado completo: una fila de todas las fases se califica, una fila de una fase junto a ella solo se señala, y las filas de una fase por sí solas se califican como las tres fases en paralelo, lo que exige las tres. El PI no se califica en un devanado de campo no aislado ni en una armadura de máquina de CC y se descarta cuando IR1 o IR1 a 40 C supera 5000 megohmios; una clase térmica fuera de la tabla de la norma deja el PI registrado con una incidencia. Un ingeniero puede dejar de lado el mínimo según las notas de la norma (superficies de cabezas de bobina muy grandes, una armadura de CC con colector, un recubrimiento de control de esfuerzo sobre todo el voladizo, o un devanado verde antes de la impregnación al vacío) solo con la base registrada, y cada anulación genera una línea de incidencia; una reclamación de recubrimiento de control de esfuerzo deja de lado solo el mínimo de IR1, de modo que el PI sigue calificándose. Una fila está en uso una vez ingresada su IR1 y debe estar completa - su factor de corrección y su mínimo calculados, su tipo de devanado coherente con el registro, su IR10 y clase térmica presentes donde aplica el PI, la tensión nominal de campo presente en una fila de campo - o el registro queda indeterminado salvo que otra lectura repruebe. Indicadores que nunca cambian el veredicto: potencia inferior a 750 W o 1 hp, tensión de prueba fuera de la banda, corrección termoestable por encima de 60 C, familia de aislamiento supuesta por el año de fabricación, PI por encima de unos 8 en un sistema termoplástico, PI bajo por encima de 60 C, devanado caliente que se enfrió durante la prueba, lectura en o por debajo del punto de rocío, agua de refrigeración en o por encima de 0,25 uS/cm, caída marcada de IR con tensión creciente y caída brusca frente a la lectura anterior. Los mínimos y las ecuaciones de corrección están en IEEE 43-2013, no en esta página.