Um ponto de vital importância para uma instalação elétrica é o seu isolamento. Falhas de isolamento não apenas podem causar perdas de energia como colocar em risco vidas humanas. Por esse motivo, a presença de um medidor de isolamento com características próprias ao tipo de análise a que se destina, além de se poder contar com pessoas que saibam como manejá-lo são pontos fundamentais em qualquer instalação que trabalhe com energia. Nesse artigo trataremos do teste de isolamento além das características dos instrumentos que devem ser usados.
O que um medidor de isolamento ou Megohmetro faz é medir a resistência de isolamento de uma instalação, motores, transformadores, e instalações elétricas em geral para verificar sua integridade.
O método empregado no teste depende do equipamento que está sendo testado. Por exemplo, no teste de um sistema em que fugas que dependem de capacitância são pequenas, elas podem ser desprezadas e a estabilização do instrumento de medida ocorre rapidamente. Já num sistema com elevadas capacitâncias, é preciso levar em conta o tempo que a corrente no circuito leva para estabilizar.
Existem casos em que essas capacitâncias são suficientemente altas para que a estabilização da corrente do instrumento leve horas. Para esses casos podem ser usados testes alternativos.
A figura 1 mostra o que ocorre com resistências e capacitâncias parasitas que podem estar presentes num cabo e que podem afetar a medida de isolamento.
Razões para Testar o Isolamento
Existem basicamente duas razões para que haja uma preocupação com o teste de isolamento.
A primeira é a própria segurança pessoal. Uma fuga de alta tensão pode colocar em risco a vida de pessoas.
A outra finalidade do teste é garantir correta operação dos equipamentos além de sua durabilidade. As instalações industriais, por exemplo, ficam sujeitas a divesrsos tipos de poluentes e de subnstâncias que atuam diretamente sobre elas, podendo levar a uma rápida deterioração com o aparecimento de falhas.
Testes periódicos de isolamento podem revelar problemas antes que eles se agravem, possibilitando assim a realização de uma manutenção preventiva.
Antes de Medir
A Fluke, fabricante de instrumentos de medida de isolamento, faz algumas recomendações importantes para serem seguidas antes de se fazer um teste de isolamento num equipamento ou numa instalação. O leitor pode obter mais informações no site dessa empresa na Internet em www.fluke.com.
Essas recomendações não só garantem um resultado mais preciso nas medidas como a própria segurança de quem está realizando os testes.
- Certifique-se de que o equipamento ou instalação a ser analisada está desconectada e qualquer outro circuito externo como chaves, protetores de ransientes, capacitores, disjuntores, etc. Deve-se ter certeza de que nenhum elemento externo por onde possa haver fuga de corrente afete as medidas.
- Deve-se garantir que o elemento em teste esteja acima do ponto de condensação da umidade do ar no local. Caso contrário pode se formar uma película úmida condutora sobre o condutor ou elemento em teste que, sendo condutora, pode afetar os testes.
- A superfície de um condutor em teste deve estar livre de carbono ou outra matéria estranha que, absorvendo umidade pode se tornar condutora afetando os resultados das medidas.
- Deve-se tomar cuidado para que a tensão aplicada no dispositivo ou instalação em teste esteja dentro de sua capacidade de isolamento.
- Deve-se garantir que, se o sistema possuir capacitores, eles devem estar completamente descarregados na realização dos testes.
- O efeito da temperatura ambiente deve ser considerado, pois ela influi na capacidade de isolamento de um siostema. A resistência de isolamento tende a cair quando a temperatura aumenta.
Segurança é outro item que devem ser levado em conta na realização das medidas de isolamento. Ela não depende apenas do instrumento, mas também da maneira como ele é usado.
Para o caso de se trabalhar com segurança, as seguintes recomendações são dadas pela Fluke.
- Trabalhe sempre com o circuito desenergizado. Procedimentos redobrados para se garantir que realmente não há energia no circuito analisado devem ser levados em conta.
- Para trabalhar em circuitos energizados, use recursos de proteção redobrados como ferramentas isoladas, roupas apropriadas, não use relógios ou jóias, permaneça em local isolado.
- Quando trabalhar em circuitos energizados, faça a conexão sempre antes no terminal de terra e somente depois no circuito energizado. Remova sempre a ponta ou clip do terminal energizado antes do terminal de terra.
- Não segure o instrumento com as mãos. Pendure-o ou prenda-o em algum lugar para evitar um contacto com ele, minimizando assim as possibilidades de que transientes possam atingí-lo. A figura 2 mostra esse caso.
- Use o modo de teste dos três pontos, especialmente com estiver verificando se um circuito está "morto". Primeiro teste um circuito vivo conhecido. Depois teste o circuito visado e finalmente teste o circuito vivo novamente. Isso permite verificar se o instrumento está funcionando apropriadamente antes e depois das medidas realizadas.
- Use o velho truque dos eletricistas de manter uma das mãos no bolso. Isso elimina a possibilidade de suas duas mãos formarem um circuito que passa pelo seu coração! A figura 3 mostra o que ocorre quando uma corrente passa entre as mãos de uma pessoa em caso de um acidente.
Para realizar testes específicos de isolamento:
- Nunca conecte o medidor de isolamento a condutores energizados ou equipamento energizado. Sempre siga as recomendações do fabricante.
- Desligue completamente op equipamento que está sendo analisado, retirando ou abrindo fusíveis, chaves e disjuntores.
- Desconecte qualquer condutor que consista numa ramificação para o circuito em teste, condutores de terra, e todos equipamentos que eventualmente estejam conectados ao circuito analisado.
- Descarregue a capacitância do condutor. Muitos instrumentos possuem uma função para essa finalidade.
- Verifique se não existem correntes de fuga através de chaves, fusíveis e outros elementos do circuito em teste. Elas podem causar indicações errôneas.
- Nunca use o instrumento em uma atmosfera explosiva ou inflável. Os transientes podem gerar arcos capazes de produzir incêndio ou explosão.
- Use luvas de borracha para conectar as pontas de prova.
A Resistência de Isolamento
Não se trata de uma simples resistência ohmica que se mede quando se faz o teste de isolamento de um circuito. Muito mais que isso, a resistência de isolamento e as correntes de fugas possuem diversas componentes que devem ser levadas em conta num teste.
Quando o medidor de isolamento é usado, ao se pressionar o botão de teste, uma alta tensão DC é gerada e aplicada ao circuito, produzindo uma corrente da ordem de microampères.
A intensidade dessa corrente revela o estado do isolamento, mas ela não depende apenas de uma eventual resistência ohmica, mas sim de três componentes que devem ser levadas em conta e que são analisadas a seguir.
1. Corrente de Fuga Conduzida
Conforme mostra a figura 4, essa corrente da ordem de microampères normalmente fui através do isolamento entre condutores ou entre um condutor e a terra.
A intensidade dessa corrente aumenta quando o isolamento se deteriora. Essa é a corrente mais importante quando se analisa o estado do isolamento de condutores.
2. Corrente de Fuga Capacitiva
Conforme mostra a figura 5, dois condutores que estão próximos ou que correm paralelos se comportam como um capacitor.
Devido a esse capacitor virtual, uma corrente de fuga flui entre eles, sendo uma corrente temporária que dira apenas alguns segundos, o tempo suficiente para carregar o capacitor virtual.
Nos circuitos em que a capacitância é elevada, essa corrente pode demorar para se reduzir a zero, o que deve ser levado em conta na sua análise.
3. Corrente de Figa por Absorção de Polarização
Essa corrente é provocada pela polarização das moléculas do material dielétrico usado no isolamento dos condutores.
Nos circuitos de baixa capacitância, essa corrente é intensa no início caindo rapidamente até zero. Nos circuitos de alta capacitância ou ainda que tenham o isolante contaminado, essa corrente não diminui, por longos intervalos de tempo.
Na figura 6 temos um gráfico que mostra o comportamento das três correntes que influem nos testes de isolamento.
Testes Práticos
O teste básico de isolamento é uma prova do tipo SIM ou NÃO, ou seja, o circuito está ou não bom para operação, eventualmente devendo passar por um processo de manutenção se for constatada uma degradação ou problemas mais graves.
A instalação ou equipamento em teste são considerados satisfatórios se durante o teste não for constatada nenhum problema de ruptura do isolamento.
Para realização do teste deve-se começar escolhendo a tensão de teste.
A Tensão de Teste
Normalmente a tensão aplicada ao circuito que está sendo testado varia entre 500 e 5 000 volts, com uma duração da ordem de um minuto.
É comum que a instalação seja testada com uma tensão acima da tensão normal de trabalho de modo a se detectar eventuais fugas que não ocorreriam em condições normais.
Normalmente, para cabos novos a tensão é da ordem de apenas 60% a 80% da tensão de teste indicada pelo fabricante. Se essa tensão não for conhecida uma prática comum é aplicar uma tensão que seja o dobro da tensão nominal do cabo mais 1 000 V.
A tensão nominal do cabo é a tensão máxima que o condutor pode ser exposto por um tempo prolongado, normalmente gravada no próprio condutor. Veja que para sistemas de duas ou três fases a tensão é especificada por fase.
Na figura 7 mostramos como o teste deve ser feito.
Procedimento de Teste
Recomenda-se a seguinte seqüência de procedimentos para a realização de um teste numa instalação.
- Use a função de medida de tensões do Megohmetro para verificar se o circuito em teste não está energizado.
- Selecione a tensão de teste apropriada.
- Conecte o terminal de terra e toque a ponta viva a um ponto de terra qualquer para certificar-se de que o terra conectado está operante.
- Conecte a ponta de prova vermelha no circuito que vai ser testado.
- Pressione o botão de teste para aplicar a tensão no circuito, lendo então a resistência apresentada no indicador de cristal líquido. Pode ser necessário esperar algum tempo até que a leitura estabilize.
- Quanto maior for a resistência lida melhor as condições de isolamento do circuito.
- Teste cada condutor do cabo em relação à terra.
- Se algum condutor testado não passar no teste procure verificar a causa.
Conclusão
Um bom isolamento de cabos e equipamentos é fundamental em qualquer instalação. Ter como testar esse isolamento é igualmente importante para todo o profissional.
Nesse artigo vimos como funciona o medidor de isolamento ou Megohmetro e demos algumas indicações sobre seu princípio de funcionamento e uso.
Na próxima edição falaremos dois usos desse instrumento na manutenção preditiva.