UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMA

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LICENCIATURA EN SISTEMAS

ELÉCTRICOS Y AUTOMATIZACIÓN

PROTECIONES DE SISTEMAS ELECTRICOS

TEORIA DE AISLAMIENTO

PROFESORA: MOISES ARENA

INTEGRANTES

ALVARO CRUZ 8-796-135

HAROLD ACEVEDO 8-309-175

JAIME POVEDA 9-710-920

GRUPO 1SE441

LUNES 15 DE NOVIEMBRE DE 2010

Introducción

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 recubre y lo mantiene en su

trayectoria a lo largo del conductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico.

De acuerdo con la teoría moderna de la materia (comprobada por resultados

experimentales), los átomos de la materia están constituidos por un núcleo cargado

positivamente, alrededor del cual giran a gran velocidad cargas eléctricas negativas.

Estas cargas negativas, los electrones, son indivisibles e idénticas para toda la materia.

En los elementos llamados conductores, algunos de estos electrones pueden pasar

libremente de un átomo a otro cuando se aplica una diferencia de potencial (o tensión

eléctrica) entre los extremos del conductor.

A este movimiento de electrones es a lo que se llama corriente eléctrica. Algunos

materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electrones libres que

pueden moverse a través del material. Estos materiales tienen la facilidad de transmitir

carga de un objeto a otro, estos son los antes mencionados conductores.

Los mejores conductores son los elementos metálicos, especialmente la plata (es el más

conductor) el cobre, el aluminio, etc.

Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes

conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las

tensiones eléctricas (aislamiento protector).

La coordinación de aisladores es analizar las características, particularidades y acciones

para asegurar la correcta coordinación de aislamiento de un sistema eléctrico.

Asimismo, se analiza las acciones y el equipamiento necesario para conseguir esos

objetivos: elección correcta de pararrayos, estudio del apantallamiento y aislamiento de

líneas, subestaciones y aparamenta así como el efecto de la puesta a tierra.

Aislamiento eléctrico

El aislamiento eléctrico se produce cuando un alambre eléctrico de un motor, generador,

interruptor, transformador o cable, está cubierto cuidadosamente con alguna forma de

aislación eléctrica.

El alambre de cobre o aluminio es buen conductor de corriente y le entrega potencia a

los equipos, mientras que el aislamiento es justamente opuesto a un conductor, es decir,

debe resistir la corriente y mantenerlo en su trayectoria a lo largo del conductor.

¿Qué es aislamiento?

El aislamiento consiste en una separación física y eléctrica de dos partes de un

dispositivo de medición, y puede catalogarse como un aislamiento eléctrico y de

seguridad. El aislamiento eléctrico existe cuando se eliminan los circuitos a tierra entre

dos sistemas eléctricos. Al proporcionar aislamiento eléctrico, puede romper esos

circuitos, incrementar el rango de modo común del sistema de adquisición de datos, y

nivelar la señal de referencia de tierra a un solo sistema de tierra. Estándares de

aislamiento de seguridad de referencia tienen requerimientos específicos para aislar

humanos del contacto con voltajes de riesgo. También posee la habilidad de que un

sistema eléctrico prevenga la transmisión de altos voltajes y voltajes transitorios más

allá de sus límites hacia otros sistemas eléctricos.

Incorporar aislamiento a un sistema de adquisición de datos tiene tres funciones

primarias: prevenir de la formación de circuitos a tierra, rechazar el voltaje de modo

común y proporcionar seguridad.

Circuitos a Tierra

Los circuitos a tierra son la fuente más común de ruido en las aplicaciones de ac.

Ocurren cuando se conectan dos terminales en un circuito a diferentes potenciales

adquisición de datos a tierra, causando que la corriente fluctúe entre los dos puntos.

La tierra local del sistema puede estar varios voltios más abajo o arriba que la tierra del

edificio más cercano, y descargas eléctricas (por ejemplo, causado por rayos) cercanas

pueden causar que la diferencia se eleve en varios cientos o miles de voltios.

Este voltaje adicional por sí solo puede causar un error significativo en las medidas,

pero la corriente que lo causa puede distribuir voltajes en cables cercanos. Estos errores

pueden aparecer como señales transitorias o periódicas. Por ejemplo, si un circuito a

tierra se forma con líneas de potencia de AC de 60 Hz, la señal de AC que no se desea

aparece como un error de voltaje senoidal en la medida.

Cuando existe un circuito a tierra, el voltaje medido, Vm, es la suma del voltaje de la

señal, Vs, y la diferencia del potencial, Vg, el cual existe entre la tierra de la fuente de

la señal y la tierra del sistema de medición, como se muestra en la figura. Este potencial

generalmente no es un nivel de DC, por tanto, el resultado es un sistema de medición

ruidoso, con frecuencia mostrando componentes de frecuencia de la línea de potencia

(60 Hz) en las lecturas.

Una Fuente de Señal Aterrizada Medida con un Sistema Aterrizado Introduce un

Circuito a Tierra

Para evitar circuitos a tierra, asegúrese que sólo hay una referencia a tierra en el sistema

de medición, o bien, utilice un hardware de medida aislado. El uso de hardware con

aislamiento elimina la conexión entre la tierra de la fuente de señal y el dispositivo de

medición, previniendo cualquier flujo de corriente entre múltiples puntos a tierra.

Voltaje de Modo Común

Un sistema de medidas diferencial ideal responde solamente a la diferencia de potencial

entre sus dos terminales, las entradas (+) y (-). El voltaje diferencial a través del par del

circuito es la señal deseada, sin embargo una señal no deseada puede existir en ambos

lados del circuito par diferencial. Este voltaje se conoce como voltaje de modo común.

Un sistema de medidas diferencial ideal rechaza completamente el voltaje de modo

común y no las medidas. Los dispositivos prácticos, sin embargo, tienen varias

limitaciones, descritas por parámetros como el rango de voltaje de modo común y razón

de rechazo de modo común (CMRR), los cuales limitan la habilidad de rechazar el

voltaje de modo común.

El rango de voltaje de modo común se define como la variación máxima de voltaje

permitida en cada entrada con respecto a la tierra del sistema de medida. La violación de

esta restricción resulta no sólo en errores en la medida, pero en un posible daño a los

componentes de la tarjeta.

La relación de rechazo de modo común describe la habilidad de un sistema de medida

para rechazar voltajes de modo común. Amplificadores con relaciones de rechazo de

modo común más altos son más efectivos al rechazar los voltajes de modo común.

El CMRR está definido como la relación logarítmica de la ganancia diferencial a la

ganancia de modo común. CMRR (dB) = 20 log (Ganancia Diferencial/Ganancia de

Modo Común).

El voltaje de modo común se muestra gráficamente en la figura.

En este circuito, CMRR en dB es medido como 20 log Vcm/Vsalida donde V- = Vcm.

Circuito de Medición CMRR

En un sistema de medida diferencial no aislado, existe una ruta eléctrica en el circuito

entre la entrada y salida. Por tanto, las características eléctricas del amplificador limitan

el nivel de la señal de modo común aplicada a la entrada. Con el uso de amplificadores

de aislamiento, la ruta eléctrica conductora es eliminada y la relación de rechazo de

modo común aumenta dramáticamente.

Consideraciones de aislamiento

Existen varios términos con los cuales se debe familiarizar al configurar un sistema

aislado:

Categoría de la Instalación:Agrupamiento de parámetros de operación que describen los

transitorios máximos que un sistema eléctrico puede soportar de manera segura.

Las categorías de instalación se discuten más a detalle posteriormente.

Voltaje de Trabajo: Voltaje máximo de operación bajo la cual el sistema puede

garantizarse que opere de forma segura sin comprometer la barrera de aislamiento.

Voltaje de Prueba: Nivel de voltaje al cual el producto está sujeto durante las pruebas

para asegurar conformidad con estándares.

Voltaje Transitorio (Sobre voltaje): Pulso o pico eléctrico breve que puede verse además

del nivel de voltaje esperado que ha sido medido.

Voltaje de Rompimiento: Voltaje al cual la barrera de aislamiento de un componente se

rompe. Este voltaje es mucho más alto que el voltaje de trabajo, y en ocasiones mayor al

voltaje transitorio. Un dispositivo no puede operar de manera segura cerca de este

voltaje por un periodo de tiempo extendido.

Tipos de Aislamiento

El aislamiento físico es la forma más básica de aislamiento, lo que significa que hay una

barrera física entre los dos sistemas eléctricos. Esto puede ocurrir en forma de aislante,

una capa de aire, o una ruta no conductiva entre los dos sistemas eléctricos. Al hablar

únicamente de aislamiento físico, implica que no hay transferencia de señales entre los

sistemas eléctricos. Al lidiar con sistemas de medidas aislados, debe haber una

transferencia, o acoplamiento, de energía a través de la barrera de aislamiento.

Existen tres tipos básicos de aislamiento que pueden usarse en un sistema de

adquisición de datos:

Aislamiento Óptico

El aislamiento óptico es común en sistemas de aislamiento digital. El medio para

transmitir la señal es la luz y la barrera de aislamiento física es típicamente una capa de

aire. La intensidad de luz es proporcional a la señal medida. La señal luminosa es

trasmitida a través de la barrera de aislamiento y detectada por un elemento

fotoconductor en el lado opuesto a la barrera de aislamiento.

AISLAMIENTO OPTICO

Aislamiento Electromagnético

El aislamiento electromagnético utiliza un transformador para acoplar una señal a través

de la barrera de aislamiento al generar un campo electromagnético proporcional a la

señal eléctrica. El campo es creado y detectado por un par de bobinas conductoras.

La barrera física puede ser aire u otra forma de barrera no conductiva.

Transformador

Aislamiento Capacitivo:

El acoplamiento capacitivo es otra forma de aislamiento. Un campo electromagnético

cambia el nivel de carga en el capacitor. Esta carga es detectada a través de la barrera y

es proporcional al nivel de la señal medida.

Capacitor

Topologías de Aislamiento:

Es importante comprender la topología de aislamiento de un dispositivo al configurar el

sistema de medidas. Diferentes topologías tienen diversas consideraciones de velocidad

y costo asociadas.

Canal-a-Canal:

La topología de aislamiento más robusta en el aislamiento de canal-a-canal. En esta

topología cada canal está individualmente aislado uno de otro y de otros componentes

del sistema no aislados. Adicionalmente, cada canal tiene su propia fuente de potencia

aislada.

En términos de velocidad, existen varias arquitecturas de las cuales elegir. Usando un

amplificador de aislamiento con un convertidor analógico a digital (ADC) por canal es

más rápido debido a que puede tener acceso a todos los canales en paralelo. Una

arquitectura más económica, pero más lenta, involucra multiplexar cada canal de

entrada aislado a un solo ADC.

Otro método para proporcionar aislamiento entre canales es usar una fuente de potencia

común aislada para todos los canales. En este caso, el rango de modo común de los

amplificadores está limitado a la salida de la fuente de poder, a menos que se empleen

atenuadores frontales.

Topología Canal-a-Canal Tipo Multiplexor

Banco:

Otra topología de aislamiento involucra los bancos, o agrupamiento de varios canales a

la vez para compartir un solo amplificador de aislamiento. En esta topología, la

diferencia de voltaje de modo común entre canales está limitada, pero el voltaje de

modo común entre bancos de canales y la parte no aislada del sistema de medidas puede

ser grande. Los canales individuales no son aislados, pero los bancos están aislados

entre sí y de la tierra. Esta topología es una solución de aislamiento de bajo costo debido

a que este diseño comparte un solo amplificador de aislamiento y una fuente de poder.

Topología Tipo Banco

Estándares Ambientales y de Seguridad:

Al configurar un sistema de adquisición de datos, debe seguir los pasos que se presentan

a continuación para asegurarse de que el producto cumpla con los estándares de

seguridad:

Considere el ambiente operacional, el cual incluye el voltaje de aislamiento de

trabajo y la categoría de la instalación.

Elija el método de aislamiento en el diseño basado en los parámetros

operacionales y de seguridad.

Elija el tipo de aislamiento basado en la exactitud requerida, el rango de

frecuencia requerido, el voltaje de aislamiento de trabajo, y la habilidad de los

componentes de aislamiento para sobrellevar cambios transitorios en voltaje.

No todas las barreras de aislamiento son aptas para el aislamiento de seguridad.

Aun y cuandoalgunos productos de medidas cuenten con componentes que dicen

tener barreras de aislamiento para alto voltaje, el diseño general del producto, no

solo los componentes, es lo que define si el dispositivo cumple o no con los

estándares de seguridad para alto voltaje. Los estándares de seguridad tienen

requerimientos específicos para aislar a los humanos del contacto con voltajes

peligrosos. Estos requerimientos varían de acuerdo a la aplicación y niveles de

voltaje de trabajo, pero con frecuencia especifican dos capas de protección entre

voltajes riesgosos y los circuitos o partes accesibles a los humanos.

Adicionalmente, los estándares para equipos de medidas y prueba no sólo

conciernen niveles de voltaje peligrosos y posible descargas eléctricas, sino también

condiciones ambientales, accesibilidad, prevención de incendios, y documentación

válida para explicar el uso de equipos para prevenir estos riesgos. Mantienen

requerimientos de construcción específicos para aislamiento de equipo y asegurar

así que la integridad de la barrera de aislamiento se mantenga aunque haya cambios

de temperatura, humedad, envejecimiento, y variaciones en los procesos de

manufactura.

Al lidiar con estándares de seguridad, la European Comisión and Underwrites

Laboratories, Inc. (UL) ha definido los estándares que cubren el diseño de los

instrumentos de alto voltaje. Existen aproximadamente 200 estándares de seguridad

armonizados (aprobados para usarse en demostraciones) con la Directiva de Bajo

Voltaje, documento inicial que definía las especificaciones para niveles de voltaje

que requerían de consideraciones de seguridad.

El estándar relevante para productores de instrumentos es el EN 61010 –

Requerimientos de Seguridad para Equipos Eléctricos para Medición, Control y

Uso en Laboratorios. El EN 61010 estipula que 30 Vrms o 60 VDC son voltajes

peligrosos. Además de los requerimientos de diseño de alto voltaje, el EN 61010

también incluye otras restricciones en cuanto al diseño de seguridad (como grado

de flamabilidad y calor). Los productores de instrumentos deben cubrir todas las

especificaciones en el EN 61010 para recibir la leyenda CE.

Existen otros dos estándares muy similares al EN 61010 -- IEC 1010 y UL 3111.

IEC 1010, establecido por la Comisión Internacional Electromecánica, es el

precursor del EN 61010. La Comisión Europea lo adoptó y cambió de nombre a EN

61010. UL 3111 es también una derivación del IEC 1010. UL tomó el IEC 1010,

hizo algunas modificaciones y lo adoptó como UL 3111. Este nuevo y estricto

estándar de UL reemplaza el estándar antiguo UL 1244 para instrumentos de

medidas, control y laboratorio. Para nuevos diseños, los productores de

instrumentos deben cubrir con todas las especificaciones en el UL 3111 para recibir

el listado UL.

Categorías de Instalación

El IEC (International Electrotechnical Commission ó Comisión Electrotécnica

Internacional) definió el término Categoría de Instalación (algunas veces referido

como Categoría de Sobre Voltaje) para denominar voltajes transitorios. Al trabajar

con voltajes transitorios, existe un nivel de variación que aplica para cada categoría.

Esta variación, reduce los voltajes transitorios (sobre voltajes) presentes en el

sistema. A medida que se mueve hacia las tomas de corriente y lejos de las líneas de

transmisión de alto voltaje, la cantidad de variación en el sistema aumenta.

El IEC ha creado cuatro categorías para particionar circuitos con diferentes niveles

de sobre voltaje transitorio.

Categoría de Instalación IV – Nivel de Distribución (líneas de transmisión)

Categoría de Instalación III – Instalación Fija (paneles de fusibles)

Categoría de Instalación II – Equipo que consume energía del sistema de

instalación fijo de la Categoría III (toma de pared).

Categoría de Instalación I – Equipo para conexión a circuitos donde los

sobrevoltajes transitorios están limitados a un bajo nivel por diseño.

Categorías de Instalación

Aplicaciones típicas de aislamiento

Monitoreo de AC de Una Fase

Para medir el consumo de potencia con mediciones de potencia de 120/240 VAC, usted

registrará valores instantáneos de voltaje y corriente. La medición final, sin embargo,

puede no ser la potencia instantánea, sino la potencia promedio en un periodo de tiempo

o la información de costo para la energía consumida. Al tomar medidas de voltaje y

corriente, el software puede realizar medidas de potencia o hacer otros análisis. Para

realizar medidas de alto voltaje se requiere de un atenuador de voltaje para ajustar el

rango de la señal al rango de entrada del dispositivo de medida. Las medidas de

corriente requieren un resistor de precisión. La caída de voltaje a través del resistor es

medida, y la Ley de Ohm (I = V/R) produce un valor de corriente.

Medición de la Celdas de Combustible:

Los sistemas de pruebas de celdas de combustible realizan una variedad de mediciones

que requieren acondicionamiento de señales antes de que la señal pura sea digitalizada

por el sistema de adquisición de datos. Una característica importante para probar las

celdas de combustible es el aislamiento. Cada celda por si misma puede generar 1 V, y

todo el paquete de celdas producen varios kV. Para medir con exactitud el voltaje de

una celda de 1 V en un paquete se requiere de un amplio rango de modo común y una

alta relación de rechazo de modo común. Debido a que celdas adyacentes tienen un

voltaje de modo común muy similar, el aislamiento tipo banco resulta a veces aceptable.

Medida de Termopares con Alto Voltaje de Modo Común:

Algunas medidas de termopar involucran altos voltajes de modo común. Aplicaciones

típicas incluyen medir temperatura mientras el termopar esta unido al motor, o medir la

disipación de temperatura en una bobina conductiva. En estos casos, está tratando de

medir cambios muy pequeños, milivoltios con varios voltios de voltaje de modo común.

Por tanto es importante usar un sistema de medidas aislado con buenas especificaciones

de rechazo de modo común.

Comunicación Serial:

La confiabilidad resulta una preocupación al momento de diseñar equipos para que sean

resistentes a la interferencia inherente en ambientes hoscos. Aplicaciones comerciales e

industriales como las redes POS, cajeros automáticos, estaciones de banquero, y líneas

de producción basadas en CNC pueden aceptar picos de voltaje y ruido. El aislamiento

reduce la posibilidad de dañar los sistemas de control y asegura que los sistemas se

mantengan operando. Otras aplicaciones que pueden requerir aislamiento es el control

de proceso industrial, dispositivos seriales en red, módems de alta velocidad, equipos de

monitoreo, dispositivos de comunicación de larga distancia, impresoras y control de

dispositivos seriales remotos.

CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO PARA LA COORDINACIÓN DE

AISLAMIENTO.

La coordinación del aislamiento tiene por objeto determinar las características de

aislamiento necesarias y suficientes de los equipos de las redes eléctricas y en este caso

específico de las subestaciones, para garantizar que el nivel de tensión soportada por el

aislamiento del equipo sea mayor que la tensión que pueda aparecer como resultado de

una sobretensión transitoria, una vez que esta ha sido limitada por el dispositivo de

protección o pararrayos. Tomando en cuenta las condiciones medioambientales y de

ubicación de la subestación.

Es decir, la coordinación de aislamiento consiste en relacionar las sobretensiones que

puedan aparecer en el sistema y los niveles de protección de los pararrayos con los

niveles de aislamiento del equipo.

La tensión soportada se define como el valor de tensión de prueba para el cual el

aislamiento, bajo condiciones especificadas, soporta un cierto número de descargas

disruptivas sin presentar falla. Los valores estandarizados de tensión soportada varían

según el tipo de sobretensión aplicada, es así que para sistemas del Rango I se

especifican tensiones soportadas de corta duración a frecuencia industrial y a

sobretensiones atmosféricas. Mientras que para sistemas del Rango II se especifican

tensiones soportadas a sobretensiones atmosféricas y a sobretensiones de maniobra,

siendo estas últimas las de mayor importancia para este rango.

La siguiente Figura muestra mediante una curva voltaje-tiempo los criterios generales

para la coordinación de aislamiento aplicable en forma individual para cada equipo. En

la parte superior de la figura se ubican las tensiones tipo impulso, mientras que en la

parte inferior se sitúan las curvas de tensión a frecuencia industrial, en el orden correcto

para coordinación.

A. Tensión soportada a impulsos Atmosféricos

B. Tensión soportada a impulsos de maniobra.

C. Nivel de protección del pararrayos.

D. Tensión soportada de frecuencia industrial.

E. Rango de sobretensiones esperadas de frecuencia industrial.

F. Máximo voltaje de operación del sistema.

G. Voltaje real de operación del sistema.

Vn. Voltaje nominal del sistema.

En resumen, las tensiones soportadas del equipo deben ser para todos los casos mayores

a las tensiones que puedan presentarse. Al analizar el nivel de aislamiento, se debe hacer

una distinción entre aislamiento externo y aislamiento interno. El aislamiento externo se

refiere a lassuperficies aislantes directamente expuestas al medioambiente y que por lo

tanto se ven afectadas por factores tales como: la altura sobre el nivel del mar, humedad

y contaminación. El aislamiento interno al no estar en contacto con el ambiente exterior

está protegido contra factores atmosféricos y medioambientales, razón por la que, tales

factores no influyen sobre esteaislamiento

Cabe además hacer una distinción entre el aislamiento autorecuperable y el no

autorecuperable, en función a su respuesta ante pruebas dieléctricas. Así, se considera

como aislamiento autorecuperable a aquel que recupera totalmente sus propiedades

aislantes después de una descarga disruptiva causada por el voltaje de prueba, por lo

general a este tipo de aislamiento corresponden los aislamientos externos. Mientras que

se define como aislamiento no

autorecuperable a aquel que pierde total o parcialmente sus propiedades aislantes luego

de una descarga disruptiva producto de un voltaje de prueba, por lo general a este tipo

de aislamiento corresponden los aislamientos internos. Para el presente estudio, se

considerará que un aislamiento externo es autorecuperable y que uno interno es no

autorecuperable.

Como parte de la coordinación de aislamiento se considerará el criterio de brindar

mayor protección al equipo más importante del sistema, que en el caso de subestaciones

corresponde al transformador de potencia. Para este efecto se dispone de pararrayos

exclusivos para su protección. Para el resto del equipo, si bien no se tiene pararrayos

dedicados a cada uno de ellos, se deberá verificar que entren dentro de la zona de

protección de los pararrayos existentes. Además, en caso de tener reactores en la

subestación, el uso de pararrayos exclusivos para su protección se deberá definir con

estudios y simulaciones apropiados, caso contrario, se deberá verificar que estén dentro

de la zona de protección de los pararrayos de línea.

La Figura muestra los criterios generales para la coordinación deaislamiento aplicable a

una subestación, en donde se toma como referencia elnivel de aislamiento del

transformador, que es el equipo mejor protegido. Luego,el nivel de aislamiento del resto

del equipo es superior al del transformador ya queestos aislamientos no se encuentran

directamente protegidos por el pararrayos.Para la línea asociada a la subestación se

considera dos niveles de aislamiento,un valor mayor que corresponde al de la línea

propiamente dicha y que consideraal tramo de línea lejano a la subestación y un valor

menor para el tramo a laentrada de la subestación, esto con el fin de que las ondas de

impulso sedescarguen a tierra antes de llegar a la subestación. El nivel de protección

delpararrayos es siempre menor que el nivel del aislamiento de cualquiera de losequipos

así como del aislamiento de la línea. Finalmente el nivel de aislamiento entre fases es

mayor al nivel de aislamiento fase tierra.

PRUEBAS PARA LA VERIFICACIÓN DEL NIVEL DEAISLAMIENTO

SELECCIONADO.

El nivel de aislamiento estandarizado debe ser verificado en pruebas desoportabilidad

de aislamiento, con el fin de garantizar que la tensión real que elaislamiento de un

equipo es capaz de soportar no sea inferior que la tensiónsoportada especificada en el

nivel de aislamiento seleccionado. Las tensiones aser aplicadas en las pruebas de

soportabilidad serán las tensiones soportadasnormalizadas.

La selección del tipo de prueba a ser aplicado, y los procedimientos para suejecución se

encuentran de forma detallada en estándares referentes a pruebasen alta tensión y en los

estándares particulares de cada equipo. Sin embargoa continuación se describe algunas

consideraciones respecto de las pruebas desoportabilidad del aislamiento en función del

tipo de aislamiento del equipo,autorecuperable, no autorecuperable y equipos con

aislamiento de ambos tipos.

En general, para equipos del Rango II se realizan pruebas con tensionessoportadas tipo

impulso. Estas pruebas consisten en aplicar un determinadonúmero de veces las

tensiones soportadas normalizadas sobre el aislamiento aser evaluado, siguiendo el

procedimiento y disposición del equipo según losestándares de pruebas en alta tensión

Pruebas de aislamientos no autorecuperables.

Para este tipo de aislamientos es importante tomar en consideración quela presencia de

una descarga disruptiva causará la degradación de suspropiedades aislantes. Incluso

tensiones de prueba que no provoquen disrupciónpodrían afectar al aislamiento. Por esta

razón, en la evaluación de aislamientos noautorecuperables se debe aplicar un número

limitado de tensiones de prueba, porejemplo tres impulsos. Se considera que la prueba

es satisfactoria si no seproduce disrupción, en cuyo caso se puede afirmar que el

aislamiento es capaz de soportar tensiones de hasta el valor de tensión aplicada. Por otra

parte, debido a que las pruebas para aislamientos no autorecuperables implican un

número limitado de impulsos de prueba y ademásno admiten disrupción, no es posible

obtener información estadística. Es por esto133 que se considera una probabilidad de

soportabilidad del 100 % para este tipo de aislamientos.

Pruebas de aislamientos autorecuperables.

Por las características autorecuperables de este tipo de aislamientos esposible aplicar un

gran número de tensiones de prueba, e inclusive permitir lapresencia de disrupción. Por

lo tanto, se podrá obtener información estadísticarespecto de la soportabilidad del

aislamiento en base de las pruebas realizadas.Así por ejemplo, se podrá estimar el valor

de tensión soportada para tener unaprobabilidad de soportabilidad del 90 %, Pw = 90 %.

Se puede también aplicarmétodos para la determinación de V50, por ejemplo, un

método consiste en aplicar al menos ocho grupos de siete impulsos por grupo.

Sin embargo, al permitir la presencia de descargas disruptivas esimportante considerar

que el aislamiento tardará un tiempo en recuperartotalmente sus propiedades aislantes

luego de la disrupción, razón por la cual sedeberá definir un intervalo de tiempo

adecuado entre la aplicación de un impulso yotro en el procedimiento de prueba.

En conclusión, para aislamientos autorecuperables con la aplicación demétodos de

prueba adecuados se podrán construir las curvas de distribución defrecuencia de

sobretensiones y de probabilidad de descargas o disrupción.

Pruebas de aislamientos mixtos:

Para el caso de equipos que estén conformados por los dos tipos deaislamiento y en los

que el aislamiento autorecuperable no pueda probarse porseparado de su aislamiento no

autorecuperable, como es el caso de bushings otransformadores de instrumentos, es

importante definir el método de prueba. Sedebe considerar que el aislamiento no

autorecuperable admite la aplicación depocas tensiones de prueba. Por otro lado por

propósitos estadísticos y porseguridad en el resultado del ensayo, el aislamiento

autorecuperable necesita la aplicación de numerosas tensiones de prueba. De aquí que,

la prueba para aislamientos mixtos debe usar un método en el que no se afecte al

aislamiento no autorecuperable y a su vez permita evaluar el nivel de aislamiento del

tipo 134 autorecuperable. La experiencia muestra que un criterio de prueba aceptable

para estos casos es aplicar 15 impulsos y permitir hasta dos descargas disruptivas en la

parte del equipo con aislamiento autorecuperable. Sin embargo, en caso de que

estas descargas puedan causar daños severos sobre el aislamiento noautorecuperable se

probará al equipo con criterios de aislamiento noautorecuperable. Este caso podría

corresponder a pruebas de transformadorescon sus bushings con altas tensiones

soportadas.

Para equipos en los que por efecto de la altura el valor de tensión deprueba para el

aislamiento externo sea mayor que el del aislamiento interno, sepodrá aplicar las

tensiones de prueba correspondientes al aislamiento externobajo la condición de que el

aislamiento interno esté sobredimensionando. Casocontrario se deberá verificar

únicamente al aislamiento interno con su respectivatensión de prueba. El aislamiento

externo podría no ser probado si losespaciamientos en aire son suficientemente grandes.

COMENTARIOS FINALES

Como es sabido y para entender las pruebas de aislamiento y el aislamiento en si

usted realmente no necesita entrar en las matemáticas de la electricidad, sólo en una

ecuación - la ley de ohm -, la misma puede ser de gran ayuda para apreciar muchos

aspectos. aún si usted ha utilizado esta ley antes, es una buena idea recordarla para las

pruebas de aislamiento. el propósito del aislamiento que envuelve a un conductor es

similar al de un tubo que lleva agua, y la ley de ohm en electricidad puede ser entendida

más fácilmente, con la comparación de un flujo de agua, y lo veremos de la siguiente

forma, la presión del aguade una bomba ocasiona el flujo a lo largo del tubo, bien ahora

si el tubo tuviera una fuga, se gastaría agua y se perdería cierta presión.

En la electricidad, el voltaje es similar a la presión dela bomba y ocasiona que la

electricidad fluya a lo largo delos alambres de cobre (figura 1b). Como en un tubo

deagua, existe cierta resistencia al flujo, pero es muchomenor a lo largo del alambre que

a través del aislamiento.Note, sin embargo, que ningún aislamiento es perfecto (su

resistencia no es infinita), de modo que cierta cantidad de electricidad fluye a lo largo

del aislamiento o a través de él a tierra. Tal corriente puede ser sólo de unmillonésimo

de Amper (un microamperio) pero es la base del equipo de prueba de aislamiento. Note

también que un voltaje más alto tiende a ocasionar más corriente a través del

aislamiento. Esta pequeña cantidad de corriente, por supuesto no dañaría un buen

aislamiento pero sería unproblema si el aislamiento se ha deteriorado

Ahora, podemos tener ciertas interrogantes sobre cuál sería el mejor aislante para,

resumir nuestra respuesta a la posible pregunta¿qué es "buen" aislamiento? Hemos

visto que,esencialmente *bueno* significa una resistenciarelativamente alta a la

corriente. Utilizado para describir unmaterial aislante, *bueno* podría también

significar para este tema en particular "la habilidad para mantener una resistencia alta".

Así, una manera adecuada de medir la resistencia le puede decir que tan*bueno* es el

aislamiento. También, si usted hacemediciones en periodos regulares, puede verificar la

tendencia hacia su deterioro y así evitar que se den accidentes por un material aislante

defectuoso.

BIBLIOGRAFIA

bieec.epn.edu.ec:8180/dspace/bitstream/.../3/T10880CAP3.pdf

www.mitecnologico.com/.../CoordinacionDeAislamiento

www.cigre.org.mx/uploads/media/33-03.PDF

www.fibertex.com.br/aislamiento_electrico.htm