Comprobaciones eléctricas y de resistencia de aislamiento en motores de compresión de sistemas de climatización

04-24-2012 | Climatización
En una tensión aplicada de 500 V, esta lectura de IRT muestra >550 MW, lo que indica que la resistencia está fuera de los límites. Se realizó una segunda comprobación de la resistencia de aislamiento a 1.000 V y mostró 1,1 GW (1.100 MW). Si no se hubiera detectado ninguna corriente de fuga, la lectura habría sido >2,2 GW. El multímetro de aislamiento Fluke 1587 combina las características de un multímetro digital (voltios, ohmios, miliamperios, frecuencia, capacidad, temperatura) con un megóhmetro a fin de facilitar las tareas de mantenimiento completo de un motor.

Los mecánicos de sistemas de climatización no suelen confiar en una sola comprobación para valorar el estado de una función o de un proceso. Mientras trabajan con una unidad de condensación van escuchando, pasan la mano por el aire que expulsa el condensador y, finalmente, agarran la línea de succión, la de líquido y la de descarga (y desearían no haberlo hecho). Hacen todo esto incluso antes de abrir su caja de herramientas.

A continuación, instalan manómetros y extraen termómetros para realizar diagnósticos más exactos. Cuantas más comprobaciones y dobles comprobaciones realicen, mejores sensaciones tendrán y más cerca estarán de hallar la verdad. En lo que respecta a los compresores, la comprobación de resistencia de aislamiento (IRT), al igual que las comprobaciones de refrigeración, de humedad en aceite y de ácidos, es otro método de eficacia demostrada que se ha convertido en una solución estándar. Un comprobador de resistencia de aislamiento proporciona tensiones de CC "no destructivas" a las bobinas y a los puntos de aislamiento de un motor para medir el índice de fugas de corriente. No existe el aislante perfecto, todos tienen fugas. Pero la pregunta es: ¿cuánto pierden? Y, ¿el índice de fuga del aislamiento cambia a lo largo del tiempo debido a un fallo del aislamiento o a la contaminación? Este último punto es la clave para poder efectuar tareas de mantenimiento predictivo.

Una IRT puede comprobar la continuidad, la resistencia de las bobinas, las resistencias de elementos calefactores, los valores de resistencia de un termistor, etc. Todas estas medidas se realizan en los circuitos de los aisladores, excepto las comprobaciones de un cortocircuito en la conexión a tierra.

Una vez detectado un cortocircuito en la conexión a tierra, se produce una avería importante en el dispositivo y es demasiado tarde para proceder con un mantenimiento preventivo o para aplicar soluciones proactivas. En el mejor de los casos, un fallo catastrófico del motor de un compresor (semi)hermético que contiene aceite y refrigerante requiere un proceso extensivo de limpieza. En el peor de los casos, podría requerir una sustitución del equipo, más que de un componente, y supondría una pérdida de beneficios y de tiempo en cuanto a producción. Lo mejor es comprobar regularmente los valores de aislamiento y registrarlos a fin de poder compararlos en la siguiente visita, de tal manera que cualquier cambio resulte rápidamente perceptible.

Qué buscar

Aunque los fabricantes y las agencias parecen coincidir en que las tendencias de una IRT pueden ser un buen indicador del estado de un motor, no existe ninguna regla "apto/no apto" rápida y eficaz para interpretar los valores de resistencia del aislamiento.

La norma IEEE 43 para la comprobación de motores eléctricos establece un valor mínimo aceptable de 1 megaohmio más 1 megaohmio por kilovoltio de tensión de funcionamiento del motor. Para un motor de 460 voltios, el valor de umbral "apto/no apto" debería ser de 1,46 megaohmios o un índice de fugas de corriente de 500 V CC/1.460.000 ohmios y 342 microamperios.

Pero esta norma es para motores que no están sellados herméticamente con aceite y refrigerante. Un motor sumergido en líquido podría necesitar valores más bajos según los recomendados por el fabricante. Un motor sumergido en un líquido podría ser aceptable a 600.000 ohmios con 500 V CC aplicados o un índice de fuga de corriente de 500 voltios/600.000 ohmios, 833 microamperios.

Algunos aislamientos modernos utilizados desde mediados de los años 70 han mejorado los valores de aislamiento que podrían obstaculizar la corriente de fuga y tener valores de IRT próximos a los 20.000 megaohmios (20 gigaohmios). Además, estos aislamientos podrían no ser aceptables para su uso si los valores de IRT se encontraran por debajo de los 100 megaohmios, independientemente de si tienen contaminantes superficiales en las bobinas o no.

El entorno de un motor hermético y sus consecuencias

La aplicación de la IRT a un compresor hermético es un procedimiento que consta de dos pasos, debido a la naturaleza del entorno de funcionamiento del motor compresor.

  1. Comprobación de la resistencia de aislamiento en busca de alguna degradación del aislamiento del bobinado del motor.
  2. Inspección en busca de contaminantes que afecten al resultado de la IRT.

Para realizar una primera comprobación de la resistencia de aislamiento y capturar sus tendencias, es necesario que el compresor esté apagado; la segunda comprobación se lleva a cabo transcurridos entre cinco y diez minutos después de que el compresor haya empezado a funcionar. Es más probable que la primera comprobación revele contaminantes en el aceite o el refrigerante.

Aunque también detecte contaminantes, la segunda comprobación está más orientada a la comprobación de la resistencia de aislamiento real del motor, tras la extracción de la mayor parte del refrigerante, el aceite y la humedad de los serpentines.

A medida que se eliminan los HCFC y la sustitución de los HFC que requieren el uso de lubricantes de polioléster se hace más necesaria, aumenta la importancia de la IRT para compresores debido a la naturaleza higroscópica de los lubricantes de polioléster. Además de los visores de humedad y los reactores o fluidos para el muestreo de aceite y humedad, con la IRT tenemos otro método para calcular la cantidad de humedad en el aceite, lo cual es muy positivo.

Procedimiento para realizar una IRT

Nunca realice una comprobación de resistencia de aislamiento ni encienda un compresor si el sistema está en vacío.

  1. Quite todos los cables de los terminales del compresor para aislarlo.
  2. Si los terminales del compresor llevan guías, quítelas también.
  3. Limpie los terminales con un trapo limpio y seco.
  4. Si fuera posible, derive los terminales del compresor entre sí.*
  5. Elimine el óxido de la superficie sobre la que se encuentra el compresor y pase un trapo limpio y seco.
  6. Mida la temperatura de los terminales del compresor. Dado que la temperatura de los bobinados no puede medirse directamente, la mejor alternativa es medir la temperatura de los terminales del compresor, debido a la conducción directa desde las bobinas. Los terminales del compresor deberían estar a una temperatura de rocío superior a la del aire ambiente; de no ser así, la humedad de los terminales interferiría en la lectura.
  7. Conecte el cable de puesta a tierra a la superficie sobre la que se encuentra el compresor mediante unas pinzas de cocodrilo.
  8. Establezca el medidor en la posición de comprobación del aislamiento y seleccione una tensión de prueba de 500 V CC.
  9. Coloque la sonda de comprobación sobre los terminales derivados del compresor.
  10. Pulse el botón de comprobación de la sonda (o del medidor) durante el periodo de duración de la prueba (60 segundos).
  11. Registre el valor de resistencia y la temperatura del terminal.
  12. Retire las derivaciones de los terminales y prepárelo para volver a recibir una conexión eléctrica normal.
  13. Ponga el compresor en funcionamiento durante un periodo de entre 5 y 10 minutos.
  14. Repita los pasos 1-11.
  15. * La mayoría de los bobinados de los motores compresores tienen una conexión común interna al compresor para que no se puedan aislar las bobinas. Si el bobinado del motor no se puede aislar, es preferible conectar a tierra dos grupos de bobinas durante la comprobación de un tercer grupo. Este paso debe repetirse tres veces, una por cada grupo de bobinas. De este modo no solo se comprobará la resistencia a tierra, sino también la resistencia entre el bobinado en prueba y los otros dos bobinados, que se comprueba debido a las altas probabilidades de que se produzca un cortocircuito entre los bobinados.

Las lecturas obtenidas deberían registrarse y compensar la temperatura según la temperatura de referencia seleccionada. Por cada 10 °C (18 °F) de desviación por encima de la temperatura de referencia, el valor de resistencia se multiplica por dos. Por cada 10 °C (18 °F) de desviación por debajo de la temperatura de referencia, el valor de resistencia se divide entre dos. Si establecemos como temperatura de referencia 40 °C (104 °F), todas las medidas de tendencias pasadas, presentes y futuras deberán compensarse con este valor.
Para la compensación de temperatura, utilice esta ecuación:

KT = (0,5)(TR-TA/10)

En la que KT es el factor de corrección de la temperatura a TA
TR es la temperatura de referencia (°C) a la que se corrigen todas las medidas
TA es la temperatura real de comprobación (°C)
TR = 40 °C

Si la lectura supera el rango de la escala del medidor IRT seleccionado, se mostrará un símbolo "mayor que" (>) para indicar que la lectura, que debería registrarse y almacenarse para controlar futuros cambios, no es válida para calcular tendencias. Con algunos aislamientos modernos, no es extraño esperar que, a lo largo de la vida de un motor, las lecturas sobrepasen la escala (>2.000 MW) y la tendencia solo pueda calcularse hacia al final de la vida útil del motor. En tal caso, debería considerarse llevar a cabo una limpieza en el punto en el que pueden observarse valores eficaces en megaohmios.

El siguiente ejemplo muestra valores descompensados de las pruebas de resistencia y los valores de resistencia compensados con la temperatura estimada del bobinado, compensada con un valor de referencia de 40 °C. Las dos gráficas que se presentan a continuación muestran los datos de tendencia descompensados y comparados con los datos compensados.

Fecha Resistencia de aislamiento medida (MΩ) Temperatura (°C) Resistencia de aislamiento ajustada a la temperatura (MΩ) Factor KT de compensación de temperatura
05/02/1990 1.584,3 42 1.821,9 1,15
08/07/1990 1.025,3 48 1.784,0 1,74
14/02/1991 1.867,2 39 1.736,5 0,93
02/07/1991 1.388,4 43 1.707,7 1,23
10/02/1992 2.035,3 37 1.648,6 0,81
03/07/1992 1.156,4 45 1.630,5 1,41
04/02/1993 1.503,2 41 1.608,4 1,07
08/07/1993 1.224,3 43 1.505,9 1,23
12/02/1994 1.604,9 39 1.492,6 0,93
01/07/1994 1.123,6 > 43 1.382,0 1,23
14/02/1995 821 47 1.330,0 1,62
10/07/1995 1.245,7 40 1.245,7 1,00

Conclusión

Aunque a los mecánicos de sistemas de climatización les gusta aplicar reglas tipo "apto/no apto" en sus tareas rutinarias de diagnóstico, los axiomas de la tecnología (considérese la entropía) establecen que una máquina comienza su estado final de fallo desde del momento en el que se pone en marcha.

A medida que aumentan el mantenimiento y la atención al detalle, debemos esperar también un aumento de la vida de un producto. A medida que aumentan los costes por avería, también aumentan las ventajas de las comprobaciones regulares y el seguimiento de las medidas a lo largo del tiempo. ¿Qué quiere decir la lectura "infinito"?

Infinito no es una lectura. Infinito significa que los resultados de la comprobación superan las capacidades del medidor. Si se utiliza un medidor de ohmios y voltios estándar con una salida de menos de 9 V CC, la lectura entre un compresor normal y la toma a tierra puede indicar "infinito". Si se utiliza un comprobador de la resistencia de aislamiento con una salida de 500 V CC, la lectura entre un compresor normal y la toma a tierra puede ser de 20 megaohmios. Piense en uno de los mejores aislantes naturales: la atmósfera. Si existe un potencial lo suficientemente alto con una diferencia en la polaridad, se formará un arco eléctrico. Piense en las bujías. O piense en los rayos.