La Resistencia de Aislamiento (IR) es la prueba más fundamental y ampliamente utilizada en diagnóstico de máquinas eléctricas rotativas. Se estima que aproximadamente 80% de todas las pruebas realizadas a motores y generadores son relacionadas con evaluación del sistema de aislamiento, siendo la medición de IR frecuentemente el punto de partida obligatorio para cualquier evaluación de condición.
Esta prueba mide la capacidad del aislamiento de resistir el paso de corriente en presencia de un voltaje CC elevado. Valores bajos de IR indican contaminación, humedad, o deterioro dieléctrico, mientras que valores altos (dentro del rango esperado) sugieren aislamiento en buen estado. Sin embargo, la interpretación correcta requiere normalización por temperatura, comparación con baselines históricos, y conocimiento de cómo responden diferentes tipos de materiales aislantes.
Existen múltiples normas internacionales y regionales que especifican procedimientos, criterios de aceptación y protocolos para pruebas de resistencia de aislamiento. Aunque tienen mucho en común (ya que muchas referencia a IEEE 43 como base), cada una está orientada a contextos específicos (aceptación vs mantenimiento, industria específica, geografía).
Recomended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery
Norma BASE para máquinas rotativas. Define voltajes de prueba, tiempos de medición (1 min), normalización temperatura, criterios mínimos para motores/generadores.
Rango: Cualquier máquina rotativa CA/CC
Referenciada por: NETA, EASA, API
ANSI/NETA Acceptance Testing Specifications
Norma para ACEPTACIÓN de equipos nuevos o reparados antes de energización. Incluye tablas detalladas de IR mínimas por voltaje nominal, diferencian equipos antiguos vs modernos, y máquinas rotativas vs otros.
Criterios más exigentes: Máquinas pre-1970 vs post-1970 tienen valores distintos
Contexto: Aceptación, comisionamiento
Recommended Practice for Repair of Rotating Electrical Apparatus
Norma de MANTENIMIENTO y REPARACIÓN. Referencia IEEE 43 para IR pero añade contexto de rebobinado, criterios para máquinas reparadas, inclusión de resistencia unbalance < 1-2%.
Reparaciones: Hi-Pot máximo 80% voltaje nominal post-rebobinado
Contexto: Mantenimiento, reparación, diagnóstico predictivo
Rotating Machinery: Motors (API 541) & Synchronous Generators (API 546)
Normas para industria PETRÓLEO & GAS. Especifican requisitos durante manufactura, pruebas de factoría, y criterios operacionales. Máquinas ≥ 500 kW.
Especial: Incluyen reactancias, curvas saturación, pruebas dinámicas
Contexto: Especificación, manufactura, aplicaciones críticas
Rotating Electrical Machines – Measurement of IR and Polarization Index
Norma INTERNACIONAL equivalente a IEEE 43. Define procedimientos, tiempos, normalizaciones, aunque con variantes menores en criteroios vs IEEE.
Uso global: Europa, Asia, mercados internacionales
Contexto: Máquinas rotativas, uso mundial
Motors and Generators (USA National Standard)
Norma general para motores/generadores USA. Incluye requisitos de IR pero menos detallado que IEEE 43. Usado con IEEE 43 como complemento.
Focus: Especificación, rendimiento, características generales
Contexto: Manufactura USA, estándares mínimos
Rotating Electrical Machines – Rating and Performance
Norma general internacional para máquinas rotativas. Referencia IEC 60034-27 para IR. Proporciona contexto de clasificaciones, condiciones de prueba.
Aplicable: Máquinas de todas potencias, aceite/aire/hidrógeno
Contexto: Especificación general, estándares performance
• IEEE 43: Base teórica, criterios mínimos, énfasis temperatura
• NETA ATS: ACEPTACIÓN, máquinas pre/post-1970 diferentes, más exigente
• EASA AR100: MANTENIMIENTO, máquinas reparadas, contexto industrial
• API 541/546: PETRÓLEO/GAS, especificación crítica, incluye reactancias
• IEC 60034-27: INTERNACIONAL, equivalente a IEEE pero con variantes menores
Aunque todas las normas referencian IEEE 43, los criterios de aceptación VARÍAN según contexto (aceptación vs mantenimiento) y tipo máquina:
| Norma | Contexto | Criterio IR Mínimo BT (<1kV) | Criterio IR Mínimo MT (1-5kV) | Notas |
|---|---|---|---|---|
| IEEE 43-2013 | Base teórica | > 1 MΩ (general) | > 2 MΩ/kV | Mínimos absolutos; referencias en otras normas |
| NETA ATS-2025 | ACEPTACIÓN (Nuevo/Reparado) | 5 MΩ (Random-wound) / 100 MΩ (Form-wound) | 100 MΩ (todas) | MÁS EXIGENTE que IEEE; diferencia pre/post-1970 |
| EASA AR100-2020 | MANTENIMIENTO | > 1 MΩ (aceptable); trending importante | > 1 MΩ (aceptable); trending importante | Énfasis en tendencias históricas; contexto industrial |
| API 541/546 | Especificación crítica | N/A (equipos ≥500 kW) | > 100 MΩ (típico); contexto específico | Equipos críticos petróleo/gas; pruebas adicionales obligatorias |
| IEC 60034-27 | General Internacional | > 1 MΩ (similar IEEE) | > 2 MΩ/kV (similar IEEE) | Equivalente a IEEE 43 con variantes menores en procedimientos |
La Resistencia de Aislamiento es prueba gatekeep per crítica: si el motor no pasa esta prueba inicial, NO deben realizarse pruebas adicionales (Hi-Pot, Surge, Tangente Delta) porque existe riesgo de falla catastrófica del sistema de prueba o daño adicional a la máquina.
La razón es física: si el aislamiento está comprometido (IR baja), aplicar voltajes adicionales elevados puede precipitar una ruptura dieléctrica durante la prueba, dañando irreversiblemente el devanado. Por tanto, la secuencia correcta es:
- Primero IR: Evalúa resistencia global. Si OK → continuar
- Si IR OK: Entonces realizar Surge, Hi-Pot, Tan δ
- Si IR BAJO: DETENER. Secado requerido antes de pruebas adicionales
Esto hace que IR sea la prueba de aislamiento más importante y práctica, siendo también la más económica de instrumentación.
En materiales conductores como cobre o aluminio, existe gran cantidad de electrones libres capaces de desplazarse. Cuando temperatura aumenta:
- Agitación térmica de átomos aumenta
- Electrones libres experimentan más colisiones
- Camino libre medio de desplazamiento disminuye
- Resultado: Resistencia eléctrica AUMENTA con temperatura
En materiales aislantes, hay muy pocos portadores de carga móviles inicialmente. Cuando temperatura aumenta:
- Energía térmica libera portadores de carga adicionales (iones, electrones ligados)
- Movilidad de portadores aumenta
- Número total de portadores disponibles se incrementa
- Resultado: Resistencia eléctrica DISMINUYE con temperatura
La Resistencia de Aislamiento (IR) es el cociente entre voltaje aplicado (DC) y corriente que fluye a través del aislamiento después de un tiempo especificado (típicamente 1 minuto según IEEE 43):
Se mide típicamente en Megaohmios (MΩ) para máquinas operacionales. Un motor en servicio que exhibe IR < 1 MΩ presenta riesgo inmediato de falla.
La corriente medida es dominada por corriente de fuga resistiva (If), ya que la corriente capacitiva (Ic) ha desaparecido después del primer minuto.
Se utiliza un instrumento especializado llamado Meghómetro (Megohm-meter, Insulation Resistance Tester). Proporciona:
- Voltaje DC variable: típicamente 500V-5000V seleccionable
- Lectura directa en MΩ
- Resolución típica: 0.1 MΩ
- Exactitud: ±3-5%
Marcas comunes: Megger MIT, Fluke 1507, Keysight, Baker instruments.
Cuando se aplica voltaje CC al aislamiento, la corriente evoluciona en el tiempo:
- t = 0-100 ms: Corriente capacitiva domina. IR muy baja.
- t = 1 segundo: Corriente capacitiva ha decaído ~90%. Se comienza a ver corriente de fuga.
- t = 1 minuto: Corriente capacitiva negligible. Esta es la lectura estándar IEEE 43 y NETA ATS.
- t = 10 minutos: Corriente continúa decayendo lentamente. Usado para calcular Índice de Polarización.
La razón de usar 1 minuto es que proporciona balance: suficiente decaimiento de corriente capacitiva, pero sin esperar tan largo que cambios de temperatura afecten resultado.
Dado que IR es altamente sensible a temperatura, la norma IEEE 43-2013 y NETA ATS-2025 REQUIEREN normalizar todas las mediciones a una temperatura de referencia estándar: 40°C.
Esto permite comparación válida entre mediciones tomadas en diferentes momentos, estaciones, o ambientes sin que variaciones térmicas distorsionen la interpretación de tendencias.
donde:
RC = Resistencia corregida a 40°C (MΩ)
RT = Resistencia medida a temperatura T (MΩ)
KT = Coeficiente de corrección por temperatura
El factor clave es determinar KT, que depende de:
- Tipo de material aislante (termoplástico vs termoestable)
- Temperatura de medición T (rango relativo a 40°C)
Los aislamientos termoplásticos (asfalto-mica, papel impregnado con asfalto, otros) eran estándar antes de 1960 y aún existen en máquinas antiguas en servicio.
Para materiales termoplásticos, aplicar SIEMPRE la siguiente fórmula para cualquier temperatura:
o equivalentemente:
$$K_T = 10^{-0.15(T-40)}$$
Esta es una relación exponencial simple, independiente del rango de temperatura.
Motor antiguo (1955): Lectura IR = 250 MΩ @ 35°C
Temperatura: T = 35°C (5°C por debajo de 40°C)
KT = 0.5^((35-40)/10) = 0.5^(-0.5) = 0.707
RC = 250 × 0.707 = 177 MΩ @ 40°C
Evaluación NETA ATS: Norma requiere ≥ 100 MΩ → 177 MΩ ✅ ACEPTABLE
Los aislamientos termoestables (epóxicos, poliéster, VPI – Vacuum Pressure Impregnation) se introdujeron alrededor de 1960 y son estándar en máquinas modernas. Presentan mejor resistencia térmica y mecánica.
Para termoestables, la fórmula cambia según el rango de temperatura:
| Rango de Temperatura T | Fórmula para KT | Nota |
|---|---|---|
| 40°C < T ≤ 85°C | $$K_T = 0.5^{\frac{(T-40)}{10}}$$ | Misma que termoplásticos |
| 10°C < T < 40°C | $$K_T = 2^{\frac{(40-T)}{10}}$$ | Exponencial inversa |
Motor moderno (VPI): Lectura IR = 800 MΩ @ 20°C
Como T = 20°C < 40°C, usar: KT = 2^((40-20)/10) = 2^2 = 4
RC = 800 × 4 = 3200 MΩ @ 40°C
Evaluación NETA ATS: Norma requiere ≥ 100 MΩ → 3200 MΩ ✅ EXCELENTE
(NETA)
(IEEE/EASA)
(Todas)
| IR @ 40°C (MΩ) | Voltaje Motor | IEEE 43 / EASA | NETA ATS Aceptación | Acción |
|---|---|---|---|---|
| > 100 | < 1 kV | ✅ Excelente | ✅ Aceptable | Operación normal |
| 1-100 | < 1 kV | ✅ Bueno | ⚠️ Depende tipo | Monitoreo; NETA: Random ✓, Form-wound ✗ |
| 0.5-1 | Cualquiera | ⚠️ Aceptable (marginal) | ❌ Rechazar | Investigar; no aceptar nuevo |
| < 0.5 | Cualquiera | ❌ Rechazar | ❌ Rechazar Crítico | NO OPERAR. Secado requerido |
| > 2 MΩ/kV | > 1 kV (MT/AT) | ✅ Aceptable | ✅ Aceptable | Pasar a Hi-Pot, Surge, Tan δ |
- Desconectar máquina: Aislar de todas las fuentes de alimentación
- Lockout/Tagout (LOTO): Bloquear físicamente breakers y etiquetarlos
- Esperar descarga: Aguardar 20-30 minutos tras apagado
- Verificar voltage residual: Usar multímetro para confirmar < 50V en todos los puntos
- Conectar resistencia de descarga: Colocar resistor de 10-100 kΩ entre bobinado y tierra para descarga segura
Según IEEE 43-2013 y NETA ATS-2025, seleccionar voltaje del meghómetro basado en voltaje nominal:
| Voltaje Nominal Motor | Voltaje DC Meghómetro |
|---|---|
| < 1 kV | 500V DC |
| 1-5 kV | 1000V DC |
| 5-15 kV | 2500V DC |
| > 15 kV | 5000V DC |
- Conectar sondas: Roja a bobinado, Negra a tierra
- Activar meghómetro y aplicar voltaje DC
- Esperar EXACTAMENTE 60 segundos
- Registrar lectura @ 1 minuto
- Registrar temperatura medida
- Desactivar y descargar
- Determinar tipo aislante (Pre-1960 vs Post-1960)
- Calcular KT según fórmula
- Calcular RC = RT × KT
- Comparar RC con criterios IEEE 43 / NETA ATS
- Si trifásico, repetir para U, V, W y promediar
Una medición puntual de IR dice muy poco sobre verdadera condición de máquina. La VERDADERA utilidad de IR emerge cuando se comparan mediciones en el tiempo:
| Patrón de Tendencia | Interpretación | Acción |
|---|---|---|
| IR estable o creciendo lentamente | ✅ Normal – Envejecimiento esperado | Monitoreo anual rutinario |
| IR disminuyendo gradualmente (6+ meses) | ⚠️ Humedad/contaminación ingresando lentamente | Investigar fuente; intensificar monitoreo cada 3 meses |
| IR cayendo RÁPIDAMENTE (semanas a pocos meses) | ❌ CRÍTICA – Evento significativo (fuga agua, contaminación) | ACCIÓN INMEDIATA – Investigación, posible secado dieléctrico |
- Siempre registrar temperatura: IR sin temperatura es datos incompleto
- Normalizar TODAS a 40°C usando fórmula correcta por material
- Conocer contexto: Aceptación (NETA ATS, más exigente) vs Mantenimiento (IEEE 43, EASA, más permisivo)
- Mantener histórico: Base de datos 3-5 años permite identificar tendencias
- Si IR baja, NO proceder con Hi-Pot/Surge
- Documentar: Equipo, voltaje, temperatura, bruto, normalizado, criterio aplicado
La prueba de Resistencia de Aislamiento es fundamental en diagnóstico de máquinas rotativas. Su correcta interpretación requiere: (1) Comprensión del comportamiento inverso aislantes vs conductores con temperatura, (2) Normalización rigurosa a 40°C según tipo de material (termoplástico vs termoestable), (3) Aplicación de norma apropiada según contexto (IEEE 43 base, NETA ATS para aceptación, EASA AR100 para mantenimiento, API para críticas), y (4) Análisis de tendencias históricas.
Cuando se implementa correctamente dentro de programa integral de pruebas estáticas, IR proporciona primeros indicadores confiables de problemas de aislamiento, permitiendo intervención preventiva antes de fallas inesperadas.