Introducción a la medición de cables de muy baja frecuencia (VLF)
Garantizar la fiabilidad y eficiencia de las redes de suministro es fundamental en la gestión de infraestructuras modernas. Una de las técnicas mejor establecidas para evaluar el estado de los cables es la medición de muy baja frecuencia ("very low frequency" o VLF), un método clave para detectar debilidades de los aislamientos, evitar averías imprevistas y prolongar la vida útil de los sistemas de cables.
Tradicionalmente, las mediciones de cables de alimentación se efectuaban con una tensión de CA estándar de 50/60 Hz, pero la fuerte naturaleza capacitiva de los cables hacía que este enfoque no fuera práctico para el diagnóstico in situ. En los últimos 30 años, ha surgido la medición de VLF como alternativa de amplia aceptación, que ofrece un medio más eficiente de evaluar la integridad de los cables con necesidades de alimentación más reducidas y mejor transportabilidad. Más allá de la simple detección de averías, la medición de VLF en la actualidad es un componente fundamental del diagnóstico de cables, que permite a las empresas de suministros públicos tomar decisiones de mantenimiento fundamentadas a fin de incrementar la resistencia de la red.
En este blog, el primero de nuestra serie de mediciones y diagnósticos de cables de media tensión, estudiaremos la historia de las mediciones de VLF, su papel en el diagnóstico de aislamiento y cómo técnicas avanzadas como la medición de descargas parciales (DP) y el análisis de tangente delta complementan este método. Conocer la evolución de las mediciones de VLF le permitirá comprender su importancia a la hora de complementar las estrategias de mantenimiento proactivo y contribuir en aras de un suministro energético de mayor fiabilidad.
Los orígenes de las mediciones de VLF
Las medidas de cables que utilizan métodos de VLF modernos de 0,1 Hz adquirieron popularidad a principios de los 90. La finalidad principal de estas mediciones era detectar los defectos peligrosos para el funcionamiento provocados por "árboles eléctricos", que se desencadenan por "arborescencia acuosa" dentro de sistemas de cables con aislamiento de plástico. La primera generación de cables de polietileno reticulado (XLPE) sufrió problemas importantes debido a moléculas de agua que quedaban atrapadas en el material aislante durante el proceso de fabricación.
Sometidas al efecto de un campo eléctrico, así como de calor y otros subproductos, las moléculas de agua llevan a la formación de dichos "árboles eléctricos" en el aislamiento. Con el paso del tiempo, estos árboles degradan las propiedades aislantes del material y acaban por convertirse en "árboles eléctricos". Los árboles eléctricos pueden provocar rupturas del aislamiento de los cables en poco y la consecuente avería imprevista de trozos de cable.
A principios de los 90, a medida que las averías provocadas por estos fenómenos se volvieron más frecuentes, la investigación académica estudió cómo prevenir los problemas de arborescencia en el futuro. En ese momento, aún no había mediciones de diagnóstico sensibles sobre el terreno, por lo que las medidas de cables fueron el único método viable de garantizar la disponibilidad operativa de un sistema de cables. El proceso de medida desencadenaba defectos que se descomponían durante la medida en sí, en lugar de durante el funcionamiento normal, lo que evitaba interrupciones inesperadas.
En la actualidad, los procesos de fabricación de los cables XLPE han mejorado, lo que reduce significativamente el riesgo de que las moléculas de agua queden atrapadas en el aislamiento. En consecuencia, la formación de esta arborescencia ahora es inexistente o insignificante. No obstante, sigue recurriéndose a la medición de resistencia de VLF en cables recién instalados para detectar problemas relacionados con la mano de obra y garantizar que es posible aplicar corriente al sistema de cables en las debidas condiciones de seguridad.
De las mediciones al diagnóstico
Si bien el objetivo principal de las medidas de cables es identificar defectos operacionalmente peligrosos y desglosarlos de manera segura, los diagnósticos se centran en detectar problemas sin causar daños en el sistema de cables. El objetivo de los diagnósticos es descubrir y localizar posibles problemas dentro del sistema de cables y garantizar que el material aislante permanezca intacto.
Las investigaciones a lo largo de los años han demostrado que los errores de montaje, que no provocan averías eléctricas inmediatas, a menudo son la causa principal de los fallos en los cables. Estos fallos tardan tiempo en desarrollarse y no se pueden detectar mediante medidas de cables estándar. Aquí es donde el diagnóstico de descarga parcial (PD) se vuelve esencial.
Los errores de montaje en los accesorios de cables pueden provocar descargas parciales que hacen que los accesorios envejezcan prematuramente y, finalmente, fallen. Con técnicas avanzadas de medición de PD, estas descargas pueden ser detectadas y localizadas eficientemente para identificar qué accesorios son más propensos a averiarse en el futuro, sin fatigar el cable hasta el punto de ruptura o que se requieran reparaciones inmediatas.
Otra potente herramienta de diagnóstico es la medición de tangente delta, que evalúa el envejecimiento general del aislamiento del cable midiendo sus pérdidas dieléctricas. Unas pérdidas elevadas a menudo indican deterioro del aislamiento o presencia de humedad, lo que puede provocar fallos en cascada.
Las mediciones de tangente delta ofrecen unas valiosas perspectivas sobre el proceso de envejecimiento del cable y permiten tomar decisiones más informadas sobre la gestión de activos para prevenir futuros fallos de funcionamiento.
Conclusión
La gestión de activos de cables ha evolucionado desde la medición de rigidez dieléctrica básica hasta técnicas de diagnóstico avanzadas que ofrecen información más detallada sobre el estado de los cables. Con las mejoras en la fabricación de cables que reducen los riesgos tradicionales, las medidas de diagnóstico modernas como la descarga parcial y las mediciones de tangente delta desempeñan un papel crucial en la detección de errores emergentes antes de que se transformen en averías. Aplicar una combinación de medidas y diagnósticos permite disfrutar de mayor fiabilidad, minimizar las interrupciones y prolongar la vida útil de su infraestructura de cables.
No se pierda la siguiente entrega de nuestra serie de medidas y diagnósticos de cables de media tensión, en la que analizaremos cuatro métodos clave para la medición y el diagnóstico de cables, y cómo pueden ayudarle a mantener sus redes operativas a la perfección.
