Medidor de resistividad volumétrica y superficial para materiales aislantes

La resistividad volumétrica y la resistividad superficial son dos fallos distintos del mismo material. Uno es un material que conduce a través de su espesor; el otro es una superficie que se ha vuelto fugitiva por manipulación, humedad o contaminación. Un medidor que solo informa la resistencia de aislamiento no puede distinguirlos.

Vista general del producto

Este es un instrumento de banco con una fuente de tensión continua programable y una entrada de electrómetro, dispuesto para que una probeta en un utillaje de tres electrodos pueda medirse en resistividad volumétrica, resistividad superficial, resistencia de aislamiento o corriente de fuga.

Tres modelos cubren distintas profundidades de medición. El compacto lee de 10 kΩ a 10 TΩ con un extremo inferior de 10 pA en corriente. Los dos mayores llegan a 100 PΩ y 1 PΩ, con resolución de corriente hasta 0,1 fA y 0,01 pA respectivamente. Los tres aplican de 0,5 V a 1000 V, los tres tienen borne de guarda y entrada apantallada, y los tres ofrecen las mismas cinco interfaces.

La manipulación de la probeta es lo que más cambia en la práctica. Las láminas sólidas van a una caja de electrodos con un electrodo de tres anillos; los líquidos y las pastas van a un electrodo líquido; las películas pueden necesitar una tensión más baja y un tiempo de electrización más largo que el valor por defecto de la norma.

Cómo funciona el medidor de resistividad volumétrica y superficial

Se aplica una tensión continua entre dos electrodos y se mide la corriente que circula. Para la resistividad volumétrica los electrodos están en caras opuestas, de modo que la corriente atraviesa el espesor de la probeta; para la superficial están en la misma cara, y un anillo de guarda intercepta la corriente que de otro modo viajaría por el cuerpo.

La conversión a resistividad es geometría. La resistividad volumétrica es la resistencia medida multiplicada por el área de los electrodos y dividida por el espesor de la probeta. La resistividad superficial es la resistencia medida multiplicada por un factor fijado por las dimensiones del anillo. Ambas se calculan dentro del instrumento, que es por lo que hay que seleccionar el tipo de electrodo antes de que la cifra signifique algo.

El borne de guarda es la parte que hace funcionar la medición superficial. Conectado a un anillo conductor o a una pantalla alrededor del electrodo de medida, recoge la corriente de fuga y la devuelve a la fuente en lugar de dejarla sumarse a la corriente medida. Sin él, una lectura superficial en un día húmedo se desplaza hacia arriba y nunca se asienta.

Los tiempos de carga y de ensayo existen por la misma razón. Una probeta aislante no alcanza una corriente estable de inmediato; la corriente de absorción cae durante segundos o minutos. El instrumento mantiene la tensión durante el tiempo de carga programado, mide después durante el tiempo de ensayo programado e informa el valor al final.

Cómo seleccionar el medidor de resistividad adecuado

Empiece por la resistencia más alta que pueda presentar el material. Un compuesto de caucho convencional puede situarse en 10¹² a 10¹⁴ Ω, que el modelo compacto cubre; una película buena o un dieléctrico líquido pueden situarse varias décadas por encima, y ahí es donde se necesitan los dos modelos grandes. La diferencia entre 100 PΩ y 1 PΩ es un factor de cien, y solo importa en el extremo superior del rango.

Después, la corriente más baja que haya que resolver. La fuga a través de una probeta delgada a baja tensión puede estar por debajo de un picoamperio, y el modelo que resuelve 0,1 fA es el que puede medirla en un tiempo razonable en lugar de esperar a que el visualizador se asiente en una cifra que no puede resolver.

Después, la forma de la probeta, porque fija el electrodo. El material en lámina encaja en la caja de electrodos; el líquido y la pasta en el electrodo líquido; una probeta de área poco habitual puede necesitar un anillo a medida. En la mayoría de los laboratorios, el electrodo representa una parte mayor de la incertidumbre de medición que el instrumento.

Después, la tensión que exige la norma. Los tres modelos cubren de 0,5 V a 1000 V, así que esto rara vez elige entre ellos, pero la exactitud a baja tensión difiere de la exactitud a alta tensión, y un ensayo redactado a 10 V queda en la banda menos exacta.

Por último, la interfaz y el registro. Un laboratorio necesita el registro USB y el enlace serie; una línea de producción necesita la salida HANDLER y un comparador. Los tres modelos llevan las mismas cinco interfaces, así que esto no reduce la elección.

Límites de medición y criterios de selección

La lectura depende del tiempo de electrización, y las normas lo saben. Un valor citado sin la tensión, el tiempo y la geometría de los electrodos no es comparable con nada, que es por lo que el instrumento registra los tres.

La humedad domina la resistividad superficial. Una probeta que ha absorbido agua del aire leerá bajo, y la lectura seguirá cayendo mientras se mide. El visualizador de temperatura y humedad está para hacer visible la condición; no corrige el resultado.

La preparación de la probeta importa más que la exactitud del instrumento. La contaminación superficial de dedos, desmoldeantes o polvo cambia el camino superficial; una probeta manipulada sin guantes no es la misma probeta. El procedimiento de limpieza pertenece al método de ensayo, no al instrumento.

La conexión de guarda tiene que ser correcta. Un anillo de guarda sin conectar, o conectado a la cara equivocada, convierte una medición superficial en una mezcla de corriente superficial y de volumen, y el resultado es verosímil pero erróneo. Es el error de montaje más frecuente en este tipo de instrumento.

Por último, el instrumento mide un punto de una probeta. Los materiales aislantes varían de lote a lote y a lo ancho de una lámina, y una sola lectura es una muestra, no una especificación. El número de probetas y su acondicionamiento forman parte del plan de ensayo, no de la elección del instrumento.