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4. Medidas eléctricas con aparatos de medidas especiales

Como sabemos, no existen aislantes perfectos. Al someterlos a una diferencia de potencial, pueden aparecer corrientes de fuga, ya sea por insuficiencia o deterioro de estos. Para asegurar el buen funcionamiento de las instalaciones, es necesaria la comprobación de sus aislamientos.

El Reglamento electrotécnico de baja tensión (REBT) en su instrucción ITC-BT-19, Apartado 2.9, regula los niveles mínimos de resistencia de aislamiento y rigidez dieléctrica que han de presentar dichos aislamientos.

A. Medida de resistencias de aislamiento

La resistencia de aislamiento es la resistencia eléctrica medida en ohmios que presentan dos partes activas de una instalación separadas por un aislante.

Fig. 5.46. Distintos modelos de Megger.

Como esta resistencia suele ser de un valor elevado, se utiliza como unidad un múltiplo: el megohmio (106 Ω). Su medida se realiza con el medidor de resistencia de aislamientos o Megger (véase la Figura 5.46). Básicamente es un aparato que aplica entre los extremos de sus pinzas de prueba una tensión conmutable en corriente continua con valores de 250, 500 y 1000 V. En función de dicha tensión, realiza la medida de resistencia, que se visualiza sobre la escala del aparato. Pueden ser analógicos o digitales. Entre los analógicos, podemos encontrarlos de magneto (generador de corriente a manivela), que es el que se encarga de generar la energía necesaria para realizar la medida.

Para realizar la medida es necesario aislar la instalación o parte de la instalación que se pretende comprobar, desconectando los interruptores generales de alimentación. Una vez aislada, se procederá a medir su resistencia de aislamiento con respecto a tierra, así como entre conductores, siguiendo el proceso indicado en el Apartado 2.9 de la ITC-BT-19 del REBT, que se recoge en el Caso práctico 11 expuesto a continuación.

Se pide: realiza el conexionado para obtener la medida de la resistencia de los aislamientos de una instalación.

Solución:

1.º Medida de la resistencia de aislamiento de la instalación respecto a tierra (véase la Figura 5.47):

Fig. 5.47. Medida de resistencia de aislamiento entre la instalación y tierra.

– Instalación desconectada de la red.

– Todos los receptores conectados.

– Interruptores cerrados.

– Se conecta el positivo del Megger al conductor de protección (tierra) y el negativo del Megger al conductor activo de la instalación, y se realiza la medida.

Fig. 5.47. Medida de resistencia de aislamiento entre la instalación y tierra.

2.º Medida de la resistencia de aislamiento de cada uno de los conductores respecto a tierra (véase la Figura 5.48):

– Instalación desconectada de la red.

– Todos los receptores desconectados.

– Interruptores cerrados.

– Se conecta el positivo del Megger al conductor de protección (tierra) y el negativo del Megger a todos los conductores (activos y neutro) de la instalación unidos entre sí, y se realiza la medida.

Fig. 5.48. Medida de resistencia de aislamiento entre los conductores de la instalación y tierra.

3.º Medida de la resistencia de aislamiento entre conductores (véase la Figura 5.49):

– Instalación desconectada de la red.

– Todos los receptores desconectados.

– Interruptores cerrados.

– Se conecta el positivo del Megger a un conductor de la instalación y el negativo del Megger a otro de los conductores de la instalación. La medida se realizará sucesivamente entre los conductores tomados dos a dos, incluido el neutro.

Fig. 5.49. Medida de resistencia de aislamiento entre los conductores de la instalación.

En todos los casos. Realizadas las medidas, la instalación debe presentar unos valores de resistencia de aislamiento, mayores o iguales a los recogidos en la Tabla 5.6, correspondientes al Apartado 2.9 de la ITC-BT-19 del REBT.

Tensión nominal de la instalación Tensión de ensayo en corriente continua (V) Resistencia de aislamiento (MΩ)
Muy baja tensión de seguridad
Muy baja tensión de protección
250 ≥ 0,25
Inferior o igual a 500 V, excepto caso anterior 500 ≥ 0,5
Superior a 500 V 1000 ≥ 1,0

Tabla 5.6. Valores mínimos de resistencias de aislamiento en las instalaciones de baja tensión.

En caso de que se quiera medir la resistencia de aislamiento de una máquina eléctrica o un receptor cualquiera, realizaremos la medida como se indica en la Figura 5.50.

Fig. 5.50. Medida de resistencias de aislamiento en una máquina eléctrica o electrodoméstico.

B. Medida de la rigidez dieléctrica

Dieléctrico y aislamiento se pueden considerar como sinónimos. Como se ha dicho anteriormente, no existe un aislante perfecto, ya que en determinadas condiciones, aunque sean extremas, todo aislante se vuelve conductor.

La rigidez dieléctrica es la diferencia de potencial capaz de perforar un aislante.

Fig. 5.51. Medidor de rigidez dieléctrica de sólidos.

El Apartado 2.9 de la ITC-BT-19 del REBT determina que los aislamientos de toda instalación han de soportar durante un minuto una prueba de 2U + 1000 V a frecuencia industrial siendo U la tensión máxima de servicio de la instalación, y con un mínimo de 1500 V.

Durante los ensayos, los receptores estarán desconectados y los interruptores cerrados. Este ensayo se realizará entre todos los conductores de la instalación incluido el neutro, con relación a tierra y entre conductores. Se lleva a cabo mediante el medidor de rigidez dieléctrica de sólidos (véase la Figura 5.51). Obsérvese que las pinzas de prueba incorporan medidas de seguridad importantes, ya que aplican altas tensiones. El aparato de la Figura 5.51 lleva un autotransformador regulable para seleccionar la tensión de prueba, que se visualiza en el voltímetro incorporado al aparato.

Es recomendable no realizar este ensayo más de una o dos veces, ya que los materiales se exponen a condiciones extremas y los aislamientos podrían deteriorarse.

C. Medida de resistencia de tierra

Aunque las tomas de tierra serán estudiadas en la Unidad 7, que corresponde a la Seguridad en las instalaciones eléctricas, en esta Unidad veremos la forma de realizar su medición.

Se denomina puesta a tierra, toma de tierra o simplemente tierra a un conductor metálico enterrado en el suelo. La puesta a tierra de las instalaciones se hace uniendo las partes metálicas de la instalación mediante un conductor de sección adecuada, sin fusible ni protección alguna, hasta la toma de tierra, permitiendo así el paso de las corrientes de defecto a tierra y asegurando el correcto funcionamiento de los aparatos de protección.

De lo dicho anteriormente se desprende que es necesario conseguir una resistencia a tierra de valor mínimo, ya que así estaremos dando mayor facilidad al paso de las corrientes de defecto. Una buena toma de tierra es aquella que posee un valor de resistencia de contacto mínimo entre el electrodo y el terreno.

El REBT, en su instrucción ITC-BT-18, establece las condiciones que deben reunir las tomas de tierra en las instalaciones eléctricas.

Medidas de resistencias de tierra

Para realizar la medida de resistencias de tierra utilizaremos el telurómetro o medidor de resistencia de tierra (véase la Figura 5.52). Este aparato realiza la medida utilizando picas de referencia a unas distancias determinadas de la toma de tierra a medir y nos da el valor de la resistencia directamente sobre la escala.

Fig. 5.52. Distintos modelos de telurómetros.

Antes de poner en servicio cualquier instalación, hay que comprobar todas las magnitudes marcadas en el REBT, asegurándonos de que estas estén dentro de los valores marcados por dicho reglamento.

Medidores de resistencia de tierra

Como se ha dicho anteriormente, para medir una toma de tierra se han de montar picas de referencia para realizar la medida a través de ellas. Cada fabricante acompaña el aparato de medida de las picas y los cables de conexión, e indica las distancias a las que hay que colocar las picas de referencia. En la Figura 5.53 se ilustra esquemáticamente la conexión y situación de las picas para realizar la medida de resistencia de tierra. En algunos casos en los que es difícil utilizar picas de referencia, se hace utilizando placas humedecidas a las mismas distancias que las picas.

Fig. 5.53. Esquema de conexionado de telurómetro para medir la resistencia a tierra.

D. Aparatos de medidas obligatorios según el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión

El REBT, en su instrucción técnica ITC-BT-05, regula las condiciones para la verificación e inspección de las instalaciones de baja tensión y recoge entre otras las verificaciones que han de llevarse a cabo antes de la puesta en servicio de las instalaciones, siguiendo la metodología expuesta en la norma UNE-20 460/6-61.

Fig. 5.54. Comprobador de diferenciales KMI 3122 Z Line Loop RCD. (Cortesía de Temper.)

Para realizar dichas verificaciones, en la instrucción ITC-BT-03 del REBT se dan los medios técnicos con que han de contar las empresas instaladoras. El Apartado 2 del Apéndice clasifica a las empresas instaladoras en dos tipos: categoría básica y categoría especialista.

Fig. 5.55. Pinza detectora de fugas KPF 01. (Cortesía de Temper.)

En las dos se recogen los medios mínimos necesarios, tanto humanos como técnicos, con los que han de contar las dos categorías. Estos son algunos aparatos de medidas en la categoría básica:

• Telurómetro.

• Medidor de aislamiento.

• Multímetro para las siguientes medidas:

– Tensión en continua y alterna hasta 500 V.

– Intensidad en continua y alterna hasta 20 A.

– Resistencias.

• Medidor de corrientes de fuga.

• Detector de tensión.

• Analizador registrador de potencia y energía para corriente alterna trifásica.

• Equipo verificador de la sensibilidad de disparo de los interruptores diferenciales.

• Equipo verificador de continuidad de conductores.

• Medidor de impedancia de bucle.

• Luxómetro con rango de medida adecuado para el alumbrado de emergencia.

Las empresas fabricantes de aparatos de medidas tienen en el mercado los aparatos específicos exigidos por el REBT.

Fig. 5.56. Luxómetro KL 6610. (Cortesía de Temper.)

Como ejemplo de aparatos de los que no se ha hablado en esta unidad, se ilustran los de las marcas Koban y Metrel de la empresa Temper: equipo verificador de la sensibilidad de disparo de interruptores diferenciales, pinza detectora de fugas y luxómetro (véanse las Figuras 5.54, 5.55 y 5.56).

Para realizar comprobaciones de diferenciales tanto estándares como selectivos:

– Corrientes de disparo.

– Tiempo de disparo.

– Tensión de contacto.

– Medición de tensión.

– Medición de la resistencia de tierra por bucle.

Fig. 5.57. Comprobador Eurotest 61557 KMI 2086. (Cortesía de Temper.)

Actualmente los fabricantes de aparatos de medida están integrando la mayoría de las medidas obligatorias del REBT en un solo aparato con el fin de hacerlo más manejable y que a la vez sea capaz de almacenar los datos obtenidos de las distintas medidas, así como procesarlas mediante PC. Es el caso del analizador de redes de la marca Metrel que aparece en la Figura 5.57, del que también se ilustran algunos ejemplos de medida.

Este aparato, además de realizar la mayoría de las verificaciones de seguridad obligatorias en las instalaciones eléctricas, permite la intercomunicación con PC para la recogida y el procesamiento de datos.

Las medidas que se pueden realizar con él son:

• Resistencia de aislamiento.

• Continuidad de conductores de protección.

• Continuidad.

• Resistencia de bucle e impedancia de bucle.

• Impedancia de línea.

• Posible corriente de cortocircuito.

• Tensión/frecuencia.

• Resistencia de tierra.

• Resistividad del terreno.

• Secuencia de fases.

• Comprobación de diferenciales.

• Intensidades, intensidades de pico y corrientes de fuga.

• Medición de potencia y energía en monofásica.

• Factor de potencia.

• Análisis de armónicos.

A continuación se ilustran los esquemas de conexión de dicho aparato para realizar algunas de las medidas que se pueden obtener con él.

Para saber más sobre medidas eléctricas, puedes visitar las siguientes páginas Web:

www.temper.es

www.saci.es

www.htinstruments.com

Fig. 5.58. Esquema de conexionado para la medida de la resistencia de aislamiento mediante el Eurotest 61557 KMI 2086.

Fig. 5.59. Esquema de conexionado para la medida de la resistencia de tierra mediante el Eurotest 61557 KMI 2086.

Fig. 5.60. Esquema de conexionado para la comprobación de interruptores diferenciales mediante el Eurotest 61557 KMI 2086.

Fig. 5.61. Esquema de conexionado para la medida de la potencia y energía mediante el Eurotest 61557 KMI 2086.