una introducción a las pruebas de cable de muy baja frecuencia
Garantizar la confiabilidad y la eficiencia de las redes eléctricas es fundamental en la administración actual de la infraestructura. Una de las técnicas más establecidas para evaluar el estado del cable es la prueba de muy baja frecuencia (VLF, del inglés Very Low Frequency), un método clave para detectar las debilidades de aislamiento, evitar fallas inesperadas y extender la vida útil operativa de los sistemas de cables.
Tradicionalmente, los cables eléctricos se probaron utilizando una tensión de CA estándar de 50/60 Hz; sin embargo, la naturaleza capacitiva sólida de los cables hizo que este enfoque fuera poco práctico para los diagnósticos en terreno. Durante los últimos 30 años, las pruebas de VLF han surgido como una alternativa ampliamente aceptada, lo que ofrece un medio más eficiente para evaluar la integridad del cable con requisitos de energía más bajos y una mejor portabilidad. Más allá de la simple detección de fallas, las pruebas de VLF ahora son un componente principal de los diagnósticos de cables, lo que permite a los servicios públicos tomar decisiones de mantenimiento fundamentadas que mejoran la resiliencia de la red.
En este blog, lo primero que exploraremos en la serie de pruebas y diagnósticos de cables de media tensión será la historia de las pruebas de VLF, su papel en los diagnósticos de aislamiento y cómo las técnicas avanzadas como la descarga parcial (PD, del inglés Partial Discharge), la medición y el análisis de tangente delta complementan este método. Mediante el entendimiento de la evolución de las pruebas de VLF, obtendrá información sobre cómo ayuda a las estrategias de mantenimiento proactivas y contribuye a un suministro de energía más confiable.
Los orígenes de las pruebas de VLF
Las pruebas de cables que utilizan pruebas de VLF actuales de 0,1 Hz se establecieron ampliamente a principios de la década de 1990. El objetivo principal de estas pruebas era identificar defectos peligrosos desde el punto de vista operativo causados por “árboles eléctricos”, que se desencadenan por la “arborescencia acuosa” dentro de los sistemas de cables aislados con plástico. La primera generación de cables de polietileno reticulado (XLPE, del inglés Cross-Linked Polyethylene) tuvo problemas significativos debido a las moléculas de agua atrapadas en el aislamiento durante el proceso de fabricación.
Bajo la influencia de un campo eléctrico, calor y otros subproductos, estas moléculas de agua producían la formación de “árboles de agua” en el aislamiento. Con el tiempo, estos árboles de agua degradaron las propiedades aislantes del material y, finalmente, se convirtieron en “árboles eléctricos”. Los árboles eléctricos pueden causar fallas rápidas en el aislamiento del cable, lo que genera fallas no previstas de secciones del cable.
A principios de la década de 1990, a medida que las fallas causadas por estos fenómenos se hacían más frecuentes, la investigación académica exploró formas para prevenir los problemas de arborescencia en el futuro. En ese momento, las mediciones de diagnóstico delicadas en el sitio aún no estaban disponibles, por lo que las pruebas de cables eran el único método viable para garantizar la disponibilidad operativa de un sistema de cables. El proceso de prueba permitía que los defectos se activaran durante la prueba, en lugar de hacerlo durante el funcionamiento normal, lo que evitaba las 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. Como resultado, la formación de árboles de agua ahora es inexistente o insignificante. Sin embargo, la prueba de resistencia de VLF aún se utiliza en cables recién instalados para detectar problemas relacionados con la mano de obra y garantizar la energización segura del sistema de cables.
Desde las pruebas hasta los diagnósticos
Si bien el objetivo principal de las pruebas de cables es identificar defectos operacionalmente peligrosos y activarlos de manera segura, los diagnósticos de cables se centran en detectar problemas sin arriesgar daños en el sistema de cables. El objetivo de los diagnósticos es descubrir y localizar posibles problemas dentro del sistema de cables, a la vez que se asegura de que el aislamiento permanezca intacto.
A lo largo de los años, las investigaciones han demostrado que los errores de montaje, que no causan averías eléctricas inmediatas, a menudo son la causa principal de las fallas de los cables. Estas fallas tardan tiempo en desarrollarse y no se pueden detectar mediante pruebas de cable estándar. Aquí es donde los diagnósticos de descarga parcial (PD) se vuelven esenciales.
Los errores de montaje en los accesorios de cable pueden provocar descargas parciales, lo que hace que los accesorios se desgasten antes de lo previsto y, finalmente, fallen. Las técnicas avanzadas de medición de PD pueden detectar y localizar eficientemente estas descargas, lo que le permite identificar qué accesorios son más propensos a fallar en el futuro, sin presionar el cable hasta el punto de una falla o que necesite reparaciones inmediatas.
Otra potente herramienta de diagnóstico es la medición de tangente delta, que evalúa el desgaste general del aislamiento de los cables mediante la medición de sus pérdidas dieléctricas. Las pérdidas elevadas, por lo general, indican un deterioro del aislamiento o un ingreso de la humedad, lo que potencialmente puede provocar fallas en cascada.
Las mediciones de tangente delta proporcionan valiosa información sobre el proceso de desgaste del cable, lo que permite tomar decisiones más fundamentadas sobre la gestión de activos y ayudar a prevenir futuras fallas operativas.
Conclusión
La gestión de activos de cable ha evolucionado desde las pruebas de resistencia básica hasta las técnicas de diagnóstico avanzadas que ofrecen información más detallada sobre la condición de los cables. Con mejoras en la fabricación de cables que reducen los riesgos tradicionales, los diagnósticos actuales, como las mediciones de descarga parcial y tangente delta desempeñan un papel fundamental en la identificación de defectos emergentes antes de que se produzcan fallas. Mediante la implementación de una combinación de pruebas y diagnósticos, puede mejorar la confiabilidad, minimizar las interrupciones y extender la vida útil de la infraestructura de los cables.
Tenga en cuenta que en el próximo capítulo de nuestra serie de pruebas y diagnósticos de cables de media tensión analizaremos cuatro métodos clave para la prueba y el diagnóstico de cables, y cómo pueden ayudarlo a mantener sus redes funcionando sin problemas.
