4 pasos para realizar una prueba de resistencia de aislamiento a una instalación eléctrica

Aprende a prevenir un cortocircuito al momento de energizar las instalaciones eléctricas residenciales o durante la operación diaria. Recuerda que algunos de los factores que lo desencadenan son el deterioro propio del aislamiento de los conductores por el paso del tiempo así como el uso de chalupas y cajas metálicas.

En toda instalación eléctrica, los conductores de fase y neutro deben estar aislados eléctricamente entre sí. Adicionalmente tiene que existir una conexión que asegure la conducción de la corriente de falla a tierra. Sin embargo, aún cuando en muchos casos en nuestros hogares existe instalada la puesta a tierra, la conducción no existe al momento de presentarse la falla.

La corriente de fuga es un fenómeno prácticamente invisible que se genera principalmente por el deterioro en el aislamiento de los conductores instalados con antigüedades de más de 15 años, pero también por un encintado defectuoso o mal hecho. Una forma de prevenir esto es realizando una prueba de aislamiento. Lamentablemente, la mayoría de los instaladores no realizan la medición de corriente de fuga al momento de entregar una instalación eléctrica, aunque es solicitada por la NOM-001-SEDE-2012 en México.

La medición de resistencia de aislamiento de los conductores de una instalación eléctrica sirve para garantizar que no existe cortocircuito antes de energizar definitivamente.

Cuando los electricistas introducen los conductores dentro de los tubos conduit, se pueden producir desgarres accidentales en el aislamiento de los conductores. De ahí que sea necesario realizar la prueba de resistencia de aislamiento a los conductores eléctricos al finalizar la instalación.

En algunos países, esta prueba es obligatoria antes de contratar el servicio de una compañía suministradora de energía eléctrica. En estos casos, tanto la instalación eléctrica como sus respectivas pruebas las realizan electricistas certificados y registrados ante las autoridades correspondientes.

En México, el perito en instalaciones eléctricas o las unidades verificadoras son quienes avalan que la instalación eléctrica cumple las normas establecidas después de haber sido sometida a las pruebas necesarias, pero esto sólo ocurre a nivel comercial o industrial. En las instalaciones eléctricas de vivienda no se realizan tales pruebas y nadie nos garantiza que éstas cumplan con la NOM-001-SEDE-2012.

Es importante mencionar que no es posible realizar esta prueba únicamente con el multímetro convencional, pues aunque puede hacer mediciones de resistencia en ohms, no es capaz de suministrar la tensión de 500V de corriente directa que se necesita para la prueba.

Ver también: Medición de la resistencia de aislamiento I

Antes de realizar la prueba de resistencia de aislamiento verifica que:

• Todos los elementos que constituyen la instalación eléctrica estén conectados
• Ningún aparato electrodoméstico se encuentre conectado a los receptáculos
• Los apagadores estén en posición de encendido pero sin ninguna luminaria colocada en los
• portalámparas
• La instalación eléctrica se encuentre desenergizada

Cuando se realiza la prueba de resistencia de aislamiento se aplica una corriente directa al elemento que se va a medir y generalmente se le llama megohmetro.

Los parámetros que se deben considerar en la prueba son:

1. Selecciona la tensión que aplicarás a los conductores del circuito eléctrico (se recomienda 500 volts de corriente directa)
   
   
2. Conecta una de las puntas de prueba al conductor del circuito bajo prueba, justo donde comienza el conductor en el borne inferior del interruptor termomagnetico o fusible, al interior del gabinete.
   
   
3. Conecta la otra punta de prueba al conductor de puesta a tierra o la barra de neutros que se encuentra dentro del centro de carga o caja de fusibles.
   
   
4. Aplica la tensión durante un minuto. Si el megohmetro indica un valor en megaohms significa que el conductor está en buen estado.
   
   
   
   
   Si el megohmetro indica 0 ohms, significa que el conductor bajo prueba tiene una falla, es decir, que puede tener contacto con el conductor de puesta a tierra, o con alguna tubería o gabinete metálico puesto a tierra y en caso de que se energice hay riesgo de cortocircuito. Por lo tanto, este conductor debe revisarse o reemplazarse antes de conducir energía eléctrica.
   
   
   
   
   

9 áreas de oportunidad para ahorrar energía eléctrica en la industria

Si trabajas para una empresa o te contratan de manera independiente para darle mantenimiento a una fábrica, sigue estos consejos para ahorrar una gran cantidad de energía eléctrica.

En entradas anteriores te hemos informado acerca del ahorro de energía en el hogar. En esta ocasión queremos hablar del ahorro en la industria, donde se consume una importante cantidad de energía eléctrica que bien podemos disminuir siguiendo estos útiles consejos. El hecho de aplicarlos hablará muy bien de ti como profesional.

1. Motores Eléctricos de Alta Eficiencia

• Sustituir los motores eléctricos que tengan más de 10 años de uso, varias reparaciones, sobrecargados o sobredimensionados, ya que consumen más de un 40% que un equipo de alta eficiencia con Sello Fide
• Instalar motores NEMA Premium
• Limpiar la parte exterior, para mejorar el enfriamiento
• Verificar que las condiciones del suministro de energía eléctrica, sean las adecuadas
• Efectuar mantenimiento y lubricación en rodamientos y sistema de ventilación
• Adecuada alineación entre la carga y motor
• Reducir o eliminar vibraciones

2. Compresores de aire

• Sustituir compresores reciprocantes por tipo Tornillo cuando así aplique
• Implementar equipos de separación de agua y aceite del aire comprimido con equipo de control automático sin pérdida de aire
• Utilizar de ser posible, tuberías de aluminio para distribución de aire
• Realizar las derivaciones necesarias de la red principal
• Implementar controles de flujo y presión con el uso de tanques pulmón a fin de reducir el encendido y apagado de compresores
• Utilizar compresores multietapas

3. Iluminación exterior

• Mantener limpias las luminarias
• Sustituir luminarias de luz mixta o de vapor de mercurio por lámparas de sodio de alta presión
• Sustituir balastros electromagnéticos por otros de tipo auto transformador
• Sustituir las fotoceldas cuando se encuentren deterioradas
• Utilizar lámparas de inducción o diodos emisores de luz con el tipo de gabinete adecuado para la aplicación

Ver también: 29 recomendaciones para el uso eficiente de los electrodomésticos

4. Refrigeración Industrial

• Sustituir las vitrinas tipo carniceras por vitrinas de alta eficiencia con Sello Fide
• Utilizar variadores de velocidad en bombas
• Si se cuenta con equipo de refrigeración obsoleto, cámbialo por equipo del tipo Tornillo, Scroll y Discus; por otro lado, aísla las tuberías y las cámaras de refrigeración así como la instalación de cortinas de plástico (hawaianas).

5. Aire Acondicionado

• Cuando compres o reemplaces el equipo, verifica que sea el adecuado a las necesidades de la industria
• Dar mantenimiento periódico y limpiar los filtros regularmente. Vigila el termostato, puede significar un ahorro adicional de energía eléctrica si permanece a 18°C (65°F) en el invierno, y a 25°C (78°F) en verano.
• En clima seco utilizar el cooler (ventilador), es más económico y consume menos energía que el aire acondicionado

6. Aislante térmico

• Utilizar materiales de espuma rígida de poliuretano, el poliestireno y puentes térmicos

7. Iluminación interior

• Sustituir lámparas tipo T12 por lámparas T8 o T5 con balastro electrónico
• Instalar reflectores de aluminio con acabado espejo en sistemas de iluminación fluorescente lineal
• Instalar difusores de alta reflectancia
• Instalar temporizadores para controlar el horario de apagado de las luminarias
• Instalar láminas translúcidas o domos solares para aprovechamiento de iluminación natural
• Instalar apagadores o dimers individuales en las áreas de trabajo

8. Control de demanda

• Establecer en qué áreas del proceso es posible realizar un control de cargas eléctricas
• Implantar un procedimiento de operación que ayude a la ejecución de un sistema de control

9. Otras áreas de oportunidad

• Redistribuir cargas en transformadores
• Evitar el sobre dimensionamiento de equipos
• Utilizar aceites y lubricantes de última generación
• Implementar sistemas de microcogeneración

Al comprar en México lámparas ahorradoras, refrigerador, acondicionador de aire o televisor, recuerda siempre verificar que ostenten el Sello Fide

2 métodos para la medición de sistemas de puesta a tierra

Te presentamos algunos métodos para realizar la medición de la resistividad del suelo y su interpretación.

Anteriormente hablamos sobre la importancia que tiene el estudio y cálculo de la resistividad del suelo para el diseño de sistemas de tierra. También mencionamos los factores que la determinan como son: sales solubles, composición propia del terreno, estratigrafía, granulometría, estado higrométrico, temperatura y compactación.

En esta ocasión te explicaremos los métodos más utilizados para medir la resistividad del suelo.

1. Método de Wenner

En 1915, el Dr. Frank Wenner del U.S. Bureau of Standards desarrolló este método de prueba y la ecuación que lleva su nombre. Las mediciones de resistividad estarán determinadas por la distancia entre electrodos y la resistividad del terreno, y no por el tamaño y el material de los electrodos, aunque sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.

Para medir la resistividad del suelo se insertan los 4 electrodos en el suelo, en línea recta y a una misma distancia entre ellos. El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos: C1 y C2, mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos: P1 y P2. Estos electrodos están enterrados a una misma profundidad de penetración. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente del terreno, que es una función de esta resistencia y de la geometría del electrodo.

En la figura anterior se observa esquemáticamente la disposición de los electrodos, en donde la corriente se inyecta a través de los electrodos exteriores y el potencial se mide a través de los electrodos interiores.

La resistividad está dada por la siguiente expresión:

Donde
p: Resistividad promedio a la profundidad (A) en ohm-m
A: Distancia entre electrodos en metros
B: Profundidad de enterrado de los electrodos en metros
R: Lectura del terrómetro en ohms

Si la distancia enterrada (B) es pequeña comparada con la distancia de separación entre electrodos (A). O sea A > 20B, la siguiente fórmula simplificada se puede aplicar:

La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno en un radio igual a la separación de los electrodos.

Por ejemplo, si la distancia entre electrodos A es de 3 metros, B es 0.15 m y la lectura del instrumento es de 0.43 ohms, la resistividad promedio del terreno a una profundidad de 3 metros es de 8.141 ohm-m según la fórmula completa, y de 8.105 ohms-m siguiendo la fórmula simplificada.

Se insiste en que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para evitar la posible afectación por estructuras metálicas subterráneas. Con las lecturas obtenidas se calcula el promedio.

2. Método de Schlumberger

El método de Schlumberger es una modificación del método de Wenner, ya que también emplea 4 electrodos, pero en este caso la separación entre los electrodos centrales o de potencial (a) se mantiene constante, y las mediciones se realizan variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos interiores, a distancia múltiplos (na) de la separación base de los electrodos internos (a).

La configuración, así como la expresión de la resistividad correspondiente a este método de medición se muestra en la siguiente imagen.

Este método es de gran utilidad cuando requieres conocer las resistividades de capas más profundas, sin necesidad de realizar muchas mediciones. Se utiliza también cuando los aparatos de medición son poco inteligentes. Solamente se recomienda hacer mediciones a 90 grados para que no resulten  afectadas las lecturas por estructuras subterráneas.

El siguiente vídeo describe la forma de realizar la medición de la resistividad de un terreno:

Ver también: 7 factores que determinan la resistividad del suelo

Perfil de resistividad

La gráfica resultante de trazar el promedio de las mediciones de resistividad (R) contra distancia entre electrodos (a) se denomina perfil de resistividad aparente del terreno.

Para obtener el perfil de resistividad en un punto dado, casi siempre se utiliza el Método de Wenner con espaciamientos entre  electrodos de prueba cada vez mayores. Por lo general, para cada espaciamiento se toman dos lecturas de resistividad en direcciones perpendiculares entre sí.

Ejemplos de perfiles de resistividad

Capa superficial arcillosa y húmeda, capa inferior rocosa. Perfil de resistividad ascendente. Lugar: Parte norte de la zona urbana de León, Guanajuato. Para simular su comportamiento se requiere por lo menos utilizar los valores de 2 capas.

Capa superficial muy seca, capa inferior arenosa. Perfil de resistividad descendente. Lugar: Zona urbana de Aguascalientes, Ags. Para simular su comportamiento se requiere por lo menos utilizar
los valores de 2 capas.

Terreno rocoso y seco. Perfil de resistividad plano. Lugar: Zona del cerro de la Bufa en Zacatecas, Zacatecas. Para simular su comportamiento se puede utilizar la resistividad promedio.

Terreno arcilloso, superficie seca. Perfil de resistividad descendente. Lugar: Zona urbana cerca del Río Silao en Irapuato, Gto. Para simular su comportamiento se usa el modelo de 2 capas.

Para obtener una resistencia de puesta a tierra adecuada en terrenos con resistividad elevada, se recomienda utilir electrodos especiales para terrenos de baja conductividad, electrodos profundos o bien anillos conductores perimetrales.

Corrección del factor de potencia

Ajustar el factor de potencia de un sistema a un valor muy próximo a la unidad se conoce como: corrección del factor de potencia, el cual se realiza mediante la conexión de conmutadores, en general automáticos, de bancos de capacitores o inductores.

La corrección del factor de potencia debes realizarla de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible, pero sin llegar nunca a la unidad, ya que en este caso se produce el fenómeno de la resonancia, lo que puede dar lugar a la aparición de tensiones o intensidades peligrosas para la red. En los casos de grandes variaciones en la composición de la carga, es preferible que la corrección la realices por medios automáticos.

Existen diversas formas de seleccionar los capacitores o reactores que te ayudarán a mejorar el factor de potencia. A continuación te presentamos un ejemplo del cálculo de la energía que se ahorra al mejorar el factor de potencia y la selección del banco de capacitores.

Supongamos que se tiene un motor de 100 HP (74.6 kW) a 440 V, operando con un factor de potencia de 0.74. El motor está en servicio 600 horas/mes (2 turnos diarios), alimentado con cable de 250 metros de longitud con una sección de 35 mm2. ¿Cuál es el ahorro anual en kWh cuando el factor de potencia es mejorado a 0.97?

a) Determinación de la corriente de fase:




b) Resistencia del cable (por fase)




c) Cálculo de las pérdidas




d) Reducción de las pérdidas (en %)




e) Cálculo de la energía anual ahorrada

Considerando un costo de $ 0.12209 por kWh, entonces el ahorro equivalente será de $2,476.27 pesos de ahorro.

Ver también: 9 efectos negativos de un bajo factor de potencia

En la práctica, para determinar la potencia reactiva (kVAr) total en capacitores RTC, necesaria para la corrección del factor de potencia, basta con conocer la siguiente información:

1. El promedio de las últimas 3 mediciones de demanda en kW.
   
   
2. El promedio de las 3 últimas mediciones del factor de potencia.
   
   NOTA: Esta información puede ser obtenida de los recibos de la compañía suministradora.
   
   
3. El factor de potencia deseado.
   
   

Tomando los datos del ejemplo anterior: Factor de potencia promedio actual 0.70 (valor supuesto); factor de potencia deseado 0.97; consumo de potencia promedio 775 kW (valor supuesto); voltaje 440 V.

De la tabla para corregir el factor de potencia:

1. Localizar el factor de potencia actual.
   
   
2. Localizar el factor de potencia deseado.
   
   
3. El valor donde intersectan ambos valores de factor de potencia, es el que se multiplica por la potencia promedio para obtener el valor del capacitor adecuado.
   
   

Valor del capacitor o banco de capacitores: 0.770x775=596.75.

Debido a que el valor es muy alto, dividimos entre algún valor, en este caso se elegirá el de 50kVAr para saber el número de capacitores que necesitamos:

No de capacitores: 596.75/50=11.935; por lo tanto necesitaremos 12 capacitores de 50kVAr a 440V.

La forma de conectar los capacitores para corregir el factor de potencia es la siguiente:

Con este ejemplo damos por concluido el tema de factor de potencia y dejaremos para futuras entregas la selección de la protección y su canalización.

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8 tips para la instalación de lámparas tubulares

Por su eficiencia, excelente rendimiento de color y larga vida útil, las lámparas fluorescentes son ampliamente utilizadas en oficinas públicas, comercios, escuelas, fábricas, hospitales, bodegas y cuarteles.

Actualmente, con el surgimiento de las tecnologías T8 y T5 resulta necesario sacar del mercado los sistemas fluorescentes obsoletos T12 y T10 con balastro electromagnético, cuya fabricación está prohibida en la mayor parte del mundo debido a su baja eficiencia y alto impacto ambiental (alto consumo energético y contaminación por el elevado contenido de mercurio, en comparación a los nuevos).

En México, desde agosto de 2012, se han comenzado a sustituir en su totalidad las lámparas T12 y T10 por las nuevas T8 y T5 en todas las oficinas gubernamentales.

Formato T8 (26 mm de diámetro)

Tip 1. Si no se disponen de muchos recursos, la mejor opción es la tecnología T8 (es la más compatible con las tecnologías anteriores), ya que cuenta con tubos de la misma longitud que sus antecesores. Generalmente sólo es necesario sustituir el balastro y los tubos, aunque en algunos casos también hay que cambiar las bases donde se colocan los tubos, aprovechando los gabinetes anteriores a la perfección. El ahorro que se obtiene no es tan significativo, pero se gana con mayor flujo luminoso.

Tip 2. Las lámparas fluorescentes T8 Universal con tecnología ALTO tienen hasta un 50% más de vida que las lámparas fluorescentes T12 ó T8 convencionales. Actualizar un sistema de iluminación por lámparas fluorescentes T8 puede traer beneficios e impactar en los costos de mantenimiento y de consumo energético de manera significativa.

Ver también: 6 pasos para reemplazar un balastro

Formato T5 (16 mm de diámetro)

Tip 3. El T5 es un muy eficiente y elegante tubo de luz de 16 mm, que proporciona una excelente luz con una vida útil de hasta 30,000 horas (dependiendo de la marca) y el ahorro de energía hasta un 40%. Ayuda al medio ambiente, ya que contiene 38% menos de vidrio y 80% menos de mercurio.

Tip 4. Si no se disponen de los recursos para sustituir todos los luminarios, se pueden utilizar adaptadores para aprovechar los gabinetes de las anteriores lámparas, aunque no resulta muy estético, además de que los nuevos tubos son de una longitud menor.

Tip 5. Los tubos T5 tienen la desventaja de que no son adecuados para los equipos de iluminación T8 / T12. El balastro electrónico proporciona la excelente eficiencia energética y también elimina el lento encendido experimentado con muchos T8 y T12. El balastro electrónico opera a 42 kHz, por lo que no hay parpadeo estroboscópico, el cual provoca dolores de cabeza y problemas en los ojos de muchos empleados. Tiene un tiempo de amortización de aproximadamente dos años. (En función del costo de la electricidad y las horas de funcionamiento)

Adaptador

Tip 6. T8/T5 adaptador permite usar el nuevo formato de tubo T5 con balastro electrónico en el mismo equipo antiguo formato T10 ó T8. El T5 adaptador - ahorro de energía, convierte los formatos T8 y T10 con accesorios fluorescentes convencionales en sistemas de iluminación formato T5 de alta eficiencia, con un dispositivo de alta frecuencia ECG (balastro electrónico) que le permite actualizar sus ineficientes y anticuados equipos T8 y T10, sin cambiar la  actual instalación.

Bases

Tip 7. En las siguientes imágenes se muestran los dos tipos de bases que utilizan las nuevas tecnologías T8 y T5.

Tip 8. En la mayoría de los casos se tienen instaladas lámparas de 39, 40 y 75 watts correspondientes a las tecnologías T12. En el siguiente cuadro se muestran los modelos de las lámparas más utilizadas en la actualidad, así como los modelos que podrían sustituirlas, que corresponden a las nuevas tecnologías T8 y T5 (con balastro electrónico).