Resistencia de Aislamiento: Conductores de BT

Qué dice la norma chilena

La Norma Chilena Eléc. 4/2003 de instalaciones de consumo en Baja Tensión, en el capítulo 9, refiriéndose al estado de la aislación de una instalación y su relación con los riesgos eléctricos, señala que la primera medida contra el peligro de los contactos indirectos es evitar que estos se produzcan manteniendo la aislación dentro de valores adecuados. Y a continuación, en el artículo 9.2.2.3, indica:

El valor mínimo de resistencia de aislación será de 300.000 Ohm para instalaciones con tensiones de servicio de hasta 220 V. Para tensiones superiores se aceptará una resistencia de aislación de 1.000 Ohm por volt de tensión de servicio para toda la instalación, si su extensión no excede de 100 m. Las instalaciones de extensión superior a 100 m se separarán en tramos no superiores a dicho valor, cada uno de los cuales deberá cumplir con el valor de resistencia de aislación prescrito.

No obstante, estos valores no son aplicables a cualquier instalación. Un poco más adelante, en los procedimientos de medición, la norma alerta sobre lo siguiente: 

La norma NCh 4 Elec/2003 fija los valores mínimos límite que puede tener una aislación para ser aceptable. Debe tenerse en cuenta que aquellos valores serán aceptables sólo en instalaciones con un prolongado período de servicio y no serán aplicables a instalaciones nuevas, pues de hacerlo es natural esperar que el uso y el envejecimiento natural de los materiales harán que estos valores rápidamente excedan estos mínimos.

En otras palabras, cometeríamos un error si aceptamos el valor de 0,3(MΩ) para una instalación nueva de 220(Volt) de tensión de servicio, porque, considerando la tecnología en aislantes de hoy, es muy probable que dicha instalación tenga una falla o los aislantes tengan un proceso de envejecimiento ya avanzado, y en el corto plazo presenten valores de resistencia de aislación peligrosos. Esto es de menor gravedad para una instalación antigua, puesto que si tiene muchos años en servicio y presenta valores superiores a los exigidos aquí, entonces la curva de envejecimiento de su aislamiento seguramente es poco pronunciada y de lento avance.

Pero, ¿cuál es el valor que debemos considerar como aceptable a la hora de medir el aislamiento de una instalación nueva?

La misma norma eléctrica en cuestión, en el apéndice 7, propone que para definir si un equipo o alimentador sometido a prueba en una inspección se encuentra con problemas, su resistencia de aislación debe presentar un valor menor a 10(MΩ), esto para instalaciones de BT no superior a 380(Volt). Sin embargo, volvemos a quedar con incertidumbres cuando el autor agrega en el epílogo:

Pero, finalmente, al aceptar estos mínimos debe tenerse además en cuenta que la tecnología en aislantes en los últimos treinta años ha producido materiales, como los termoplásticos o las resinas epóxicas, cuyo valor de resistencia de aislación para el material nuevo supera con facilidad los 1000 MΩ, de modo que al encontrar un equipo o conductor con valores de resistencia de aislación como los mínimos sugeridos, aun siendo aceptable y no esperándose de él problemas inmediatos, se debe pensar que en ese aislante existe ya un proceso de envejecimiento más o menos avanzado. Para determinar la mayor o menor gravedad de este envejecimiento se debería conocer como ha sido su evolución en el tiempo, vale decir debería contarse con una serie significativa de mediciones periódicas que permitieran establecer una curva de envejecimiento de la aislación y en función a la pendiente de esta curva determinar la mayor o menor rapidez con que éste se ha producido y de acuerdo a esto se podría estimar el comportamiento futuro de ese aislante. Es por esta razón que se sugiere recomendar el efectuar mediciones anuales de aislación sobre todo equipo o conductor de una instalación, sugerencia que en nuestro medio se ha entendido como dirigida exclusivamente a los transformadores.

A partir de esto, podemos entender fácilmente que en instalaciones con cierto tiempo de funcionamiento lo más criterioso es considerar la curva de envejecimiento del aislante para tomar una decisión más acertada. Pero sigue pendiente la pregunta. ¿Cual es el criterio que deberíamos adoptar frente a nuevas instalaciones? ¿Será 10 o 1000 (MΩ) o simplemente muy superiores, y , por tanto, fuera del rango para los instrumentos más comunes? ¿Y para el caso de los conductores deberá ser un valor fijo o expresado en función de su longitud?

Resistencia del aislamiento mínima de un conductor

Una referencia interesante para intentar salir de la encrucijada la podemos hallar en algunos manuales de instrumentos de medida de aislación. Megger¹ y Fluke² , por ejemplo, mencionan que La Insulated Power Cable Engineers Association (IPCEA) da valores mínimos de resistencia de aislamiento en sus especificaciones para distintos tipos de cables y conductores. Estos valores mínimos son para alambres y cables nuevos de un solo conductor, después de que han estado sujetos a una prueba de alto voltaje de CA y basada en una prueba de potencial de CD 500 volts aplicado durante un minuto a una temperatura de 60°F (15,6°C). Y ambos manuales entregan una valiosa fórmula para calcular estos valores mínimos en unidades inglesas con su resultado expresado en MΩ por 1000 pies de conductor. Sin embargo, esas unidades no son las más usadas este lado del mundo, y la misma fórmula expresada en MΩ-km se puede hallar en el Manual Eléctrico Viakon³ de la empresa multinacional de cables Viakon:

                                               R = K x log₁₀ (D/d) x FT x F_L    (MΩ-km)                                                                          (1)

donde K es la constante del material aislante, D es el diámetro exterior del conductor en (mm), d el diámetro del conductor en (mm), FT factor de corrección por temperatura y FL el factor de corrección por longitud igual a 1000/(Long. real de cable en metros). 

La resistencia del aislamiento mínima de un cable así especificada, es la resistencia media entre el conductor y un electrodo que se encuentra envolviendo la superficie exterior de aislamiento. Y es en base a las dimensiones del cable que se puede determinar lo que se llama la constante de resistencia de aislamiento (K) que resulta independiente de las dimensiones:

Valores Típicos de K a 15,6°C (MΩ-km)
Tipo de Aislamiento	K
PVC	150
Polietileno	15250
XLPE	6100
EPR	6100
Papel Impregnado	3000

Otras fuentes expresan valores diferentes para el PVC y el Papel Impregnado⁴.

Nótese que la resistencia de aislación aquí esta dada en función del largo del conductor. Lo que en definitiva parece más acertado que un valor fijo para cables de gran extensión. Por ejemplo, para obtener la resistencia mínima de aislación de un conductor tipo XC de Polietileno Reticulado a 15,6 °C, con una sección 16(mm2), un diámetro final de 8,5(mm) y con 100 metros de largo, tendremos:

                                 d = 2 x √(16/p) = 4.5 (mm)

                                  R = 6100 x log₁₀ (8,5/4,5) x (1000/100) = 16849 (MΩ) por 100 metros de conductor

Es una fórmula sencilla, una buena referencia para el electricista que someterá a prueba un conductor eléctrico. Pero no olvidemos que en una instalación terminada los conductores tienen uniones, derivaciones y terminales, y están conectados a aparatos o protecciones, inclusive hay distintas clases de conductores involucrados (con su correspondiente capacidad de voltaje y espesor del aislamiento), y tampoco se puede ignorar que en circuitos de gran longitud hay exposición a amplias variaciones de temperatura, y todas estas circunstancias, en mayor o menor medida, tendrán efecto en el resultado de la medición de la resistencia de aislamiento.

Que dicen otras normas y ensayos

ITC-BT-19 (RBT/2002)

El reglamento de baja tensión español, en su instrucción técnica ITC-BT-19⁵, artículo 2.9. Resistencia de aislamiento y rigidez dieléctrica, señala: 

Las instalaciones deberán presentar una resistencia de aislamiento al menos igual a los valores indicados en la tabla siguiente:

Tensión Nominal  de la Instalación	Tensión de Ensayo CC (V)	Resistencia de Aislamiento  (MΩ)
Circuitos de Protección o Control de Tensión Reducida	250	≥0,25
Inferior a 500V, excepto caso anterior	500	≥0,5
Superior a 500V	1000	≥1,0

Este aislamiento se entiende para una instalación en la cual la longitud del conjunto de canalizaciones y cualquiera que sea el número de conductores que las componen no exceda de 100 metros. Cuando esta longitud exceda del valor anteriormente citado y pueda fraccionarse la instalación en partes de aproximadamente 100 metros de longitud, cada una de las partes en que la instalación ha sido fraccionada debe presentar la resistencia de aislamiento que corresponda. Cuando no sea posible efectuar el fraccionamiento citado, se admite que el valor de la resistencia de aislamiento de toda la instalación sea, con relación al mínimo que le corresponda, inversamente proporcional a la longitud total, en hectómetros, de las canalizaciones. 

El aislamiento se medirá con relación a tierra y entre conductores, mediante un generador de corriente continua capaz de suministrar las tensiones de ensayo especificadas en la tabla anterior con una corriente de 1(mA) para una carga igual a la mínima resistencia de aislamiento especificada para cada tensión. 

Cuando la resistencia de aislamiento obtenida resultara inferior al valor mínimo que le corresponda, se admitirá que la instalación es, no obstante correcta, si se cumplen las siguientes condiciones:
– Cada aparato receptor presenta una resistencia de aislamiento por lo menos igual al valor señalado por la Norma UNE que le concierna o en su defecto 0,5 MΩ.

– Desconectados los aparatos receptores, la instalación presenta la resistencia de aislamiento que le corresponda.

MANUAL TÉCNICO DE DISTRIBUCIÓN HIBERDROLA (MT 2.33.15 Edición 04 Fecha : Octubre 2009)⁶; ENSAYO PREVIO DE CONDUCTORES DE HC ENERGÍA⁷
En este manual se establecen las verificaciones y ensayos a realizar en los cables subterráneos nuevos, de aislamiento seco, a fin de garantizar que se superan los niveles mínimos de calidad eléctrica exigibles. En el punto 5.3, señala: 

Con la ayuda de un Megóhmetro se aplicará una tensión continua de 500(Volt), durante un tiempo suficiente (entre 1 y 2 min.), para que se obtenga una lectura estable. La medición de la resistencia del aislamiento se efectuará entre el conductor y pantalla o tierra. Los elementos de la instalación, ajenos al cable (interruptores, seccionadores, etc.), deben permanecer desconectados con el fin de no falsear los resultados de los ensayos. Con esta medición luego resistencia de aislamiento se calculará mediante la fórmula siguiente:

                                     Ra = Rm x L/1000   (MΩ-km)                                                                                                                                (2)

donde Rm es la resistencia medida en el ensayo en MΩ, L La longitud del cable medida en metros. (NOTA.- Los valores así calculados, serán menores que los obtenidos en los ensayos realizados en fábrica, esto es lógico teniendo en cuenta que estamos ensayando un cable ya instalado, con sus terminales, empalmes y sin guardas.) Los valores obtenidos no deben ser inferiores a los indicados en la tabla siguiente:

Tensión Nominal Uo/U (kV)	Sección de Conductor (mm2)	Resistencia de Aislamiento Ra (MΩ-km)
0,6/1	< 25	30
	> 25 y ≤ 95	20
	< 95	15

NORMA DIN VDE 0100 o IEC 60364-6 Series

Diversas fuentes^8,9,10 mencionan la norma DIN VDE 0100-610 y también la equivalente IEC 60364-6¹¹. La norma internacional IEC proporciona los requisitos para la verificación inicial y la verificación periódica de una instalación eléctrica. La resistencia de aislación se medirá entre cada conductor y el conductor de tierra, y será satisfactoria si se obtienen valores no menores a los de la siguiente tabla:

Tensión Nominal del Circuito	Tensión de Prueba (V)	Valor Mínimo de La Resistencia de Aislamiento (MΩ)
Circuitos de Protección o Control de Tensión Reducida (≤50Vac  ≤120Vac)	250	0,5
Tensión nominal menor de 500V, si no se trata de circuitos de protección o control de reducida tensión	500	1,0
Tensión Nominal Mayor a 500V	1000	1,0

NORMA EN 60439-1

La Guía de la Potencia¹² del fabricante Legrand (pág. 644) menciona que según la norma internacional EN 60439-1, el valor mínimo de resistencia de aislación medido debe ser de 1.000 (Ω/V) en cuanto a la tensión nominal con relación a la tierra del circuito ensayado. En la práctica, se considerará un valor objetivo mínimo de 0,5 MΩ para los conjuntos de 230/400V de tensión y de 1 MΩ para los de mayor tensión.

Además la misma Guía de Legrand agrega:

Las condiciones de medición pueden influir en los resultados obtenidos. No deben efectuarse mediciones a una temperatura inferior a la del punto de rocío (en tal caso, la condensación humidifica las superficies). La resistencia de aislamiento disminuye con la temperatura. Si hubiese que realizar mediciones repetidas, deberán anotarse las condiciones ambientales. La duración de la aplicación de tensión tiene asimismo gran influencia y se puede considerar que la medición comprende tres secuencias. Al iniciar la medición, el aparato carga la capacidad que representa la instalación con respecto a tierra y la corriente de fuga es más elevada. Al finalizar dicha carga, la corriente se estabiliza y sólo es debida a la resistencia de aislamiento. Si se sigue aplicando tensión, se puede constatar que la resistencia continúa aumentando lentamente. Este fenómeno es debido a la disminución de la corriente de absorción dieléctrica. Una medición estricta implicaría el cálculo de la relación de las resistencias medidas a 1 minuto y a 10 minutos. Un valor R10 mn/R1 mn > 2 indica un buen aislamiento. En la práctica, se aumenta el umbral del valor mínimo y se reduce el tiempo de medición que, encualquier caso, no debe ser inferior a 1 mn.

A modo de conclusión

La fórmula (1), de manera muy simple, nos da el valor de la Resistencia de Aislamiento Mínima de un cable o alimentador nuevo antes de su puesta en servicio. Sólo necesitamos saber su sección, diámetro final y su constante K, y tendremos una buena referencia en MΩ-km para un conductor individual. Y, después de este pequeño recorrido, para instalaciones eléctricas nuevas y terminadas, con tensiones de servicio de hasta 380(Volt) y extensiones de no más de 100(m), cumpliríamos con cualquier criterio si aceptáramos como satisfactorio un valor de resistencia de aislación mínimo de 300(MΩ). Si bien es una cifra arbitraria, con ella tendremos un amplio margen de tranquilidad sobre la mayoría de las normas vistas.