Aislamiento de interruptores: requisitos de aislamiento para dispositivos domésticos e industriales

La operación segura de todo tipo de equipos electrotécnicos depende directamente del estado real de los materiales aislantes que están incorporados en la construcción de las partes conductoras de cada producto de instalación. Si se daña el aislamiento de los interruptores, es posible que ocurra una falla en el suministro eléctrico, un incendio e incluso un accidente.

Le contaremos todo sobre los tipos de aislamiento que garantizan la seguridad completa en el uso de los dispositivos de conmutación. En el artículo que le proponemos se describen detalladamente las variantes naturales y sintéticas, comunes y reforzadas. Se presentan las características del etiquetado y se ofrecen consejos a los compradores.

Protección del aislamiento de equipos eléctricos

Los materiales aislantes protegen a las personas y animales circundantes de descargas eléctricas. Solo hay una condición: es necesario seleccionar correctamente el dieléctrico de consumo, su forma, espesor, parámetros de tensión de trabajo (puede variar, al igual que la construcción del dispositivo).

Además, las condiciones de operación industriales o domésticas de un dispositivo electrotécnico complejo pueden influir significativamente en la calidad de los aislantes. La calidad del aislamiento, el espesor y el grado de resistencia eléctrica deben corresponder a la influencia real del entorno y a las condiciones estándar de operación.

Para comprobar las propiedades de aislamiento, se aplica una tensión de prueba al cable y luego, con un multímetro o tester, se toman las lecturas de resistencia de aislamiento del dispositivo eléctrico.

La información sobre cómo se verifica el voltaje en un enchufe eléctrico se encuentra en el siguiente artículo, que le recomendamos leer.

El aislamiento eléctrico puede incluir tanto una capa de dieléctrico de cierto espesor como una forma estructural (carcasa) hecha de material dieléctrico. El dieléctrico cubre toda la superficie de los elementos conductores del equipo o solo aquellos elementos conductores que están aislados de otras partes de la construcción.

Tipos de materiales aislantes

Los fabricantes que producen interruptores eléctricos modernos utilizados en edificios residenciales, de oficinas e industriales distinguen los siguientes tipos de aislamiento electrotécnico: funcional (principal), adicional, doble y reforzado.

Aislamiento de trabajo (principal)

Esta es, en esencia, la principal protección de las instalaciones eléctricas, que les garantiza un funcionamiento normal y estable, sin que se produzcan cortocircuitos, y protege a los consumidores del contacto directo con las partes conductoras de corriente.

Según las normas, toda la superficie de los cables, conductores y otros elementos por los que circula la corriente eléctrica debe estar cubierta con aislamiento de trabajo. Por ejemplo, los cordones de los aparatos eléctricos siempre están recubiertos de aislamiento.

Los tubos de cambric de policloruro de vinilo se utilizan como una forma económica y rápida de aislar las partes conductoras de los cables que llegan a los aparatos eléctricos.

Debe garantizar la resistencia a todos los posibles impactos externos que puedan surgir durante la operación de los interruptores eléctricos en caso de exposición simultánea a campos de fuerza, calentamiento térmico, fricción mecánica y manifestaciones agresivas del medio ambiente.

Los factores mencionados afectan negativamente las características eléctricas de los materiales dieléctricos (aislantes) y también pueden provocar un deterioro irreversible de sus propiedades útiles, es decir, el aislamiento estará sujeto a un desgaste rápido.

Un material aislante económico y accesible para todos. Está fabricado en PVC, tiene diferentes tamaños tanto en largo como en ancho. La gama de colores puede ser variada, la composición adhesiva es resistente, la adherencia es fuerte y resistente a la abrasión.

En cuanto a la operación industrial de los interruptores, el personal de la empresa debe verificar periódicamente la intensidad del desgaste de las estructuras aislantes y realizar oportunamente medidas preventivas para controlar sus propiedades protectoras.

El mantenimiento responsable de un alto nivel de resistencia de aislamiento reduce los posibles cortocircuitos a tierra y al chasis, y elimina por completo las descargas eléctricas.

El valor de la resistencia caracteriza el estado actual de la calidad del aislamiento entre dos elementos conductores e indica el riesgo de fugas de corriente. La naturaleza suave y no destructiva de este control es útil para monitorear el desgaste y envejecimiento de las capas de aislamiento.

En redes eléctricas pequeñas y poco ramificadas, la resistencia de aislamiento es el principal factor de seguridad. El control del aislamiento principal puede ser de aceptación, realizado inmediatamente después de los trabajos de instalación o reparación, o periódico, realizado durante la operación del equipo al menos una vez al año.

En talleres muy húmedos, el control se realiza de 2 a 4 veces al año de forma continua. Las mediciones se realizan con un instrumento de medición digital para el control del aislamiento – un megóhmetro.

Instrumento de medición universal. No solo sirve para determinar el estado real de la resistencia del aislamiento, sino también para comprobar su rigidez dieléctrica. Con él, los especialistas prueban las capas aislantes de los equipos ante perforaciones eléctricas.

El control periódico de la resistencia de aislamiento en los interruptores instalados se realiza en las áreas de producción, donde el equipo con el tiempo está expuesto a los efectos negativos de vapores corrosivos de sustancias químicas, humedad, polvo y altas temperaturas. En consecuencia, el aislamiento de los interruptores puede verse afectado. Los equipos con aislamiento dañado son peligrosos para la vida humana.

Las PUE sectoriales (Reglamento de Instalaciones Eléctricas) adoptadas en Rusia exigen realizar mediciones regulares de la resistencia de aislamiento presente en las redes eléctricas desde 1 kV en adelante.

La resistencia de los materiales dieléctricos en la red de instalaciones de iluminación en el tramo entre dos fusibles adyacentes, entre cualquier cable y tierra, y entre cualquier par de cables debe ser no inferior a 0,5 MΩ.

Este indicador no es aplicable en la práctica a los conductores aéreos de dispositivos eléctricos externos, ni a las instalaciones que se encuentran en locales extremadamente húmedos, porque la resistencia en ellos no es constante y depende del nivel de humedad del aire.

Cabe señalar especialmente que si no existen normas de aislamiento para dichas instalaciones, la dirección de las empresas debe tener en cuenta este factor y tomar todas las medidas para la operación segura de los dispositivos, así como controlar más atentamente el estado actual de los materiales aislantes.

Si usted utiliza en su trabajo una herramienta eléctrica con doble aislamiento, será necesario probar su aislamiento mensualmente con un megóhmetro. Si la herramienta se entrega a los trabajadores en la empresa, la verificación de la ausencia de cortocircuito a la carcasa debe realizarse con un instrumento especial: – un multímetro.

Según las PUE, la medición de la resistencia del aislamiento eléctrico debe realizarse con un voltaje no inferior a 500 V, y la prueba de aislamiento de cables multipolares con un voltaje de 6—10 kV.

La determinación de la integridad de los conductores del cable y la verificación con megóhmetro de su correspondencia con las fases deben ser realizadas por al menos 2 personas. Las reglas exigen que uno de ellos tenga una autorización no inferior al grupo IV, y el segundo: no inferior al grupo III.

Razones para la instalación de protección adicional

El aislamiento adicional se coloca en instalaciones eléctricas que tienen un voltaje de operación de hasta 1 kV. Es un aislamiento independiente que se instalará junto con el aislamiento principal del equipo para proteger los interruptores en casos complejos y peligrosos de operación contra el contacto indirecto con elementos dañinos.

Principalmente, cumple la función de proteger contra descargas eléctricas si se daña la capa principal de aislamiento. Un ejemplo práctico de aislamiento adicional – es la carcasa de plástico del interruptor, casquillos aislantes, cámbricas, tubos de plástico y otros tipos de dieléctricos.

Para este tipo de aislamiento se utilizan materiales que difieren en sus propiedades físicas de las formas estándar de dieléctricos que constituyen el aislamiento principal de los aparatos eléctricos.

Para impregnar la tela de vidrio barnizada se utilizan barnices a base de aceite, poliéster, poliéster-epoxi, silicona orgánica, o con el uso de fluoroplástico o caucho. Todos ellos crean excelentemente superficies barnizadas y dieléctricas sobre la tela.

Esto se hace teniendo en cuenta que, incluso en las condiciones de trabajo o métodos de almacenamiento más desfavorables del equipo eléctrico, sea poco probable que se dañen simultáneamente el aislamiento principal, funcional y adicional.

Ventaja del doble aislamiento

Tal peligro potencial para las personas, como la descarga eléctrica en el momento de contacto indirecto con elementos del equipo, puede reducirse significativamente mediante la instalación de un aislamiento doble.

Estos resistentes materiales protectores se utilizan en dispositivos electrotécnicos donde hay una tensión de hasta 1 kV. Aquí se colocan 2 grados de protección – principal y adicional. Los fabricantes instalan aislamiento doble en diferentes aparatos electrotécnicos: lámparas de mano, herramientas eléctricas manuales, transformadores de separación.

En la producción se encuentran en funcionamiento muchos tipos de interruptores que, según GOST, deben tener tanto aislamiento doble como reforzado; el caso concreto depende de la complejidad de la tecnología de producción.

El significado práctico del aislamiento doble radica en que, además de la capa dieléctrica principal, se coloca una segunda capa aislante en las partes conductoras de corriente de los interruptores. Esta protege a la persona del contacto con las partes metálicas conductoras que muy bien podrían estar bajo alta tensión.

Para evitar esto, las carcasas metálicas de los equipos electrotécnicos de alta tecnología se recubren con una capa aislante, y las manijas, botones y paneles de control se fabrican a base de dieléctricos.

En los electrodomésticos también se aíslan los botones, los cables y la carcasa exterior fabricada de metal. La desventaja de este tipo de recubrimientos se considera la fragilidad mecánica relativamente alta: existe la posibilidad teórica de destrucción de la capa aislante debido a múltiples impactos mecánicos.

Debido a esto, las partes metálicas no conductoras de los dispositivos eléctricos pueden quedar bajo tensión. Por lo tanto, es muy importante realizar mediciones del estado físico del aislamiento con los instrumentos adecuados, de acuerdo con el esquema eléctrico.

Esquema de principio del circuito eléctrico, presentado para medir la corriente de fuga en el aislamiento, según GOST IEC 60335-1-2008, teniendo en cuenta las necesidades de la economía nacional de la Federación Rusa

Cabe señalar que la destrucción de la segunda capa de aislamiento no podrá afectar de ninguna manera el funcionamiento principal de los aparatos y, por lo general, no se detecta en el momento de la inspección. Tiene sentido utilizar doble aislamiento para aquellos tipos de equipos eléctricos que, en uso doméstico, no estarán sujetos a golpes mecánicos ni presión sobre las partes conductoras de corriente.

La protección más confiable para las personas la proporcionará el método de doble aislamiento en aquellos equipos cuyo cuerpo esté hecho de material no conductor y aislante: sirve como garantía contra una peligrosa descarga eléctrica.

El cuerpo no conductor de los aparatos protegerá contra la corriente no solo en caso de perforación del dieléctrico dentro del producto, sino también en caso de contacto accidental de una persona con elementos portadores de corriente. En caso de destrucción del cuerpo, se alterará la disposición constructiva de las piezas y elementos, y el aparato dejará de funcionar.

Si cuenta con protección, esta actuará automáticamente y desconectará el producto defectuoso de la red. En el cuerpo metálico de los dispositivos, la función de aislamiento adicional la realizan casquillos especiales.

A través de ellos, el cable de red pasa al cuerpo, y las juntas aislantes separan el motor eléctrico del equipo del cuerpo. La placa de características del aparato electrotécnico con doble aislamiento lleva la imagen de un signo especial: un cuadrado dentro de otro cuadrado.

¿Para qué sirve el aislamiento reforzado?

En condiciones de producción, hay momentos en que resulta bastante problemático aplicar el doble aislamiento debido a las características constructivas de los dispositivos eléctricos. Por ejemplo, en interruptores, portacepillos, etc. Entonces hay que utilizar otro tipo de protección: el aislamiento reforzado.

El aislamiento reforzado se instala en instalaciones eléctricas con tensión nominal de hasta 1 kV. Es capaz de proporcionar un grado de protección contra descargas eléctricas equivalente a las propiedades del doble aislamiento.

Según los requisitos de GOST R 12.1.009-2009 SSBT, el aislamiento reforzado puede tener varias capas de dieléctrico, cada una de las cuales no puede ensayarse por separado para detectar perforación por cortocircuito, sino solo en su conjunto.

Conformidad del aislamiento con los requisitos normativos en cuanto a los valores límite establecidos como resultado de la realización de ensayos. El procedimiento de realización y los valores límite están reglamentados por GOST IEC 60335-1-2008

Dieléctricos naturales y sintéticos

Los materiales aislantes, o sea, los dieléctricos, según su origen se dividen en naturales (mica, madera, látex) y sintéticos:

• aisladores de película y cinta a base de polímeros;
• Barnices y esmaltes electroaislantes – soluciones de sustancias formadoras de película, fabricadas a base de disolventes orgánicos;
• Compuestos aislantes, que en estado líquido se endurecen inmediatamente después de aplicarse sobre los elementos conductores. Estas sustancias no contienen disolventes; según su uso se dividen en compuestos de impregnación (para tratar los bobinados de aparatos eléctricos) y en compuestos de relleno, con los que se rellenan los empalmes de cables y las cavidades de aparatos y unidades eléctricas para sellarlos;
• Materiales aislantes en láminas y rollos, compuestos de fibras no impregnadas, tanto de origen orgánico como inorgánico. Pueden ser papel, cartón, fibra o tela. Se fabrican a partir de madera, seda natural o algodón;
• Telas barnizadas con propiedades aislantes – materiales plásticos especiales a base de tela, impregnados con una composición aislante eléctrica que, al endurecerse, forma una película aislante.

Los dieléctricos sintéticos poseen características eléctricas y fisicoquímicas importantes para el funcionamiento fiable de los aparatos, determinadas por la tecnología específica de su fabricación.

Se utilizan ampliamente en la ingeniería eléctrica y la industria electrónica modernas para la producción de los siguientes tipos de productos:

• cubiertas dieléctricas de productos de cable y conductores;
• estructuras de productos electrotécnicos, como bobinas de inductancia, carcasas, soportes, paneles, etc.;
• elementos de accesorios de instalación eléctrica – cajas de distribución, tomas de corriente, portalámparas, conectores de cable, interruptores, etc.

También se fabrican placas de circuito impreso radioelectrónicas, incluidos los paneles utilizados para el tendido de conductores.

Clasificación de materiales aislantes

El aislamiento electrotécnico en los electrodomésticos se clasifica en las siguientes clases:

• 0;
• 0I;
• I;
• II;
• III.

Los aparatos con clase de aislamiento «0» tienen una capa aislante funcional, pero sin elementos de puesta a tierra. En su diseño no hay un terminal para conectar el conductor de protección.

Los aparatos con aislamiento de clase «0I» tienen aislamiento más un elemento para la conexión a tierra (puesta a neutro), pero contienen un cable de conexión a la fuente de alimentación que no tiene conductor de neutro.

El aislamiento tiene un marcado especial. La puesta a tierra se indica como un símbolo separado en el punto de conexión del conductor. Esto se hace para igualar los potenciales. El conductor de color amarillo-verde se conecta a los contactos del enchufe, la lámpara, etc.

Los aparatos con aislamiento de clase «I» contienen un cable de 3 hilos y una clavija con 3 contactos. Los dispositivos de instalación eléctrica de esta categoría deben ser instalados con conexión a tierra.

Los electrodomésticos que tienen aislamiento de clase «II», es decir, doble o reforzado, son frecuentes en uso doméstico. Este aislamiento protegerá de manera fiable a los usuarios contra descargas eléctricas si se daña el aislamiento principal del aparato.

Productos equipados con doble aislamiento sólido se indican en equipos eléctricos con el símbolo B, que significa 'aislamiento dentro de aislamiento'. Los aparatos que contienen este símbolo no deben ser puestos a neutro ni a tierra.

Todos los aparatos eléctricos modernos que tengan aislamiento de clase «III» pueden funcionar en redes de alimentación con tensión nominal no superior a 42 V.

La seguridad absoluta al activar equipos eléctricos la proporcionan los interruptores sin contacto, cuyas características de diseño, principio de funcionamiento y tipos son explicados en el artículo que le recomendamos.

Conclusiones y video útil sobre el tema

El vídeo contiene instrucciones sobre el uso de una marca popular de megóhmetro:

Pequeña reseña en vídeo de materiales aislantes y métodos de protección de las partes conductoras de la ferretería eléctrica:

Tipos especiales de aislamiento se utilizan en equipos de interruptores industriales, por ejemplo, de tipo neumático o de aceite. No se utilizan en el hogar. Si se ha tenido que enfrentar a una falla del aislamiento de interruptores en la producción, debe acudir a especialistas que mantienen las instalaciones eléctricas.

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