Cos'è l'isolamento e perché si deteriora?

Cos'è l'Isolamento e perché si deteriora? 

L'isolamento elettrico si deteriora in un certo lasso di tempo a causa di varie sollecitazioni alle quali è sottoposto nel corso della sua normale vita utile. L'isolamento è stato progettato per resistere a queste sollecitazioni per anni; tale periodo corrisponderebbe alla vita utile dell'isolamento. Questa a volte si protrae per decenni.

Le sollecitazioni anomale possono causare un aumento del processo di invecchiamento naturale, che può ridurre notevolmente la vita utile dell'isolamento. Per tale ragione, è buona prassi eseguire test periodici per identificare se è in atto un processo di invecchiamento e, se 
possibile, verificare se gli effetti sono reversibili o meno. 

Lo scopo dei test diagnostici dell'isolamento è:
•    Identificare un aumento dell'invecchiamento.
•    Identificare la causa di questo invecchiamento.
•    Identificare, se possibile, le azioni più appropriate per correggere la situazione.

Nella loro forma più semplice, i test diagnostici vengono eseguiti come "test spot". La maggior parte dei professionisti della manutenzione elettrica ha eseguito test spot in cui viene applicata una tensione all'isolamento e viene misurata una resistenza. In questo caso, la diagnosi è limitata a "l'isolamento è buono" o "l'isolamento è scarso". Ma, dopo aver fatto questa diagnosi, cosa possiamo fare? È un po' come se andassimo dal medico con una brutta tosse e questi ci dicesse semplicemente: "Ha una brutta tosse". Non saremmo certo felici di ricevere solo questa informazione. Ci aspettiamo che il medico ci visiti, che faccia alcuni esami, e che ci spieghi perché abbiamo una brutta tosse e cosa possiamo fare per curarla.

Nei test d'isolamento, un test spot da solo equivale alla diagnosi di un medico che ci dice solo se stiamo bene o stiamo male. Le informazioni fornite sono minime. Questo è il tipo di test che viene di norma applicato ai circuiti a bassa tensione, dove il costo di un guasto è basso e l'apparecchiatura può essere sostituita facilmente e a costi contenuti. Poiché l'apparecchiatura sottoposta a test è un'apparecchiatura a bassa tensione, questi test, conosciuti da tutto il personale addetto alla manutenzione elettrica, vengono solitamente eseguiti utilizzando una tensione del test di 500 o 1000 V.

Tuttavia, se il medico registra i risultati dell'esame e li confronta con quelli delle visite precedenti, potrebbe emergere una tendenza che potrebbe portare alla prescrizione di farmaci. Analogamente, se i valori della resistenza d'isolamento vengono registrati 
e confrontati con quelli precedentemente ottenuti, si potrebbe notare una tendenza e quindi indicare delle azioni correttive, ove fosse necessario. 

COS'È L'ISOLAMENTO? 

I fili elettrici di un dispositivo, sia esso un motore, un generatore, un cavo, un interruttore, un trasformatore, o una qualsiasi altra cosa, sono coperti da una qualche forma di isolamento elettrico. Sebbene il filo di per sé sia un buon conduttore (normalmente fatto di rame o alluminio) della 
corrente elettrica che alimenta l'apparecchiatura elettrica, l'isolamento deve resistere alla corrente e mantenere la corrente nel suo percorso lungo il conduttore. Conoscere la legge di Ohm, espressa nella seguente equazione, è fondamentale per comprendere i test d'isolamento: 

E = I x R 
dove, 
E = tensione in volt 
I = corrente in ampere 
R = resistenza in ohm 

Per una data resistenza, più la tensione è alta, maggiore sarà la corrente. In alternativa, a parità di tensione, più la resistenza del filo è bassa, minore sarà la corrente che riesce a passare. 
Nessun isolamento è perfetto (ha una resistenza infinita), quindi una parte della corrente passa lungo l'isolamento o attraverso di esso a terra. Tale corrente può essere irrilevante per scopi più pratici, ma è alla base dell'apparecchiatura per i test d'isolamento. 

Cosa significa quindi "buon" isolamento? Per "buono" si intende una resistenza relativamente elevata al flusso di corrente. Quando viene utilizzato per descrivere un materiale isolante, "buono" significa anche "la capacità di mantenere una resistenza elevata". La misurazione della resistenza può indicare quanto è "buono" l'isolamento. 

Cosa provoca il deterioramento dell'isolamento? 

Esistono cinque cause principali del deterioramento dell'isolamento. Interagiscono tra loro e provocano una graduale riduzione della qualità dell'isolamento. 

Sollecitazione elettrica 

L'isolamento è progettato per un'applicazione particolare. Le sovratensioni e le sottotensioni provocano sollecitazioni anomale all'interno dell'isolamento, che possono causare l'incrinatura o la delaminazione dell'isolamento stesso. 

Sollecitazione meccanica 

Danni meccanici provocati, ad esempio, a un cavo colpito durante i lavori di scavo di una trincea sono abbastanza evidenti, ma le sollecitazioni meccaniche possono verificarsi anche a causa del funzionamento sbilanciato di una macchina o di frequenti arresti e avviamenti. 
Le vibrazioni risultanti dal funzionamento della macchina possono causare difetti nell'isolamento. 

Attacco chimico 

Sebbene ci si aspetti che l'isolamento venga influenzato da vapori corrosivi, anche lo sporco e l'olio possono contribuire a ridurre l'efficacia dell'isolamento. 

Sollecitazione termica 

L'utilizzo di macchinari in condizioni di caldo o freddo eccessivo può causare un'espansione o una contrazione dell'isolamento, con conseguenti incrinature e guasti. Tuttavia, le sollecitazioni termiche si verificano anche ogni volta che una macchina viene avviata o arrestata. A meno che la macchina non sia progettata per l'uso intermittente, ogni arresto e avvio influirà negativamente sul processo di invecchiamento dell'isolamento. 

Contaminazione ambientale 

La contaminazione ambientale copre una molteplicità di agenti che includono l'umidità, i processi, l'afa e persino gli attacchi da parte dei roditori che rosicchiano l'isolamento.

L'isolamento inizia a deteriorarsi non appena viene messo in servizio. In qualsiasi applicazione, l'isolamento viene progettato per fornire un buon servizio per molti anni in condizioni di funzionamento normale. Tuttavia, condizioni anomale possono avere un effetto 
dannoso che, se ignorato, accelererà il processo di deterioramento e provocherà un guasto all'isolamento. L'isolamento è considerato guasto se non riesce a impedire che la corrente elettrica scorra in percorsi indesiderati. Ciò include 
il flusso di corrente lungo le superfici interne o esterne dell'isolamento (corrente di dispersione superficiale), attraverso il corpo dell'isolamento (corrente di conduzione) o svariate altre ragioni.

Ad esempio, nell'isolamento possono formarsi fori e incrinature, oppure umidità e corpi estranei possono penetrare la superficie. Queste sostanze contaminanti si ionizzano rapidamente sotto l'effetto di una tensione applicata fornendo un percorso a bassa resistenza per la corrente di dispersione che 
aumenta rispetto alle superfici asciutte e incontaminate. Tuttavia, la pulizia e l'asciugatura dell'isolamento consentono di correggere facilmente la situazione. Altri nemici dell'isolamento possono produrre un deterioramento a cui non è così facile porre rimedio. Tuttavia, una volta iniziato il deterioramento dell'isolamento, i vari fattori scatenanti tendono ad assistersi reciprocamente per accelerare 
il processo. 

Crediti fotografici: Dott. Stan Zurek