Pruebas y diagnóstico de cables

La metodología tradicional utilizada para diagnóstico y prueba de cables subterráneos es una operación ineficiente que deja clientes insatisfechos y genera pérdida de ingresos.

Por  Fernando Uribe.

VLF es una de las soluciones más potentes e innovadoras del mercado eléctrico.

Cualquier empresa está expuesta a enfrentar una ejecución inestable de sus instalaciones subterráneas eléctricas. Por lo que probar el estado de sus redes representa la oportunidad de identificar y evaluar con exactitud los puntos débiles de los cables de distribución en una edificación.

Las averías en las pruebas de media y alta tensión se deben a la mano de obra incorrecta en las conexiones y la falta de supervisión calificada durante la instalación. Por ello, los avances tecnológicos han permitido el desarrollo eficiente de nuevos métodos y equipos de ensayo, que mejoran las condiciones infraestructurales de las instalaciones.

Con el fin de innovar y posicionarse como un sistema seguro y eficaz en el diagnóstico de cables energéticos, la tecnología VLF (very low frequency) se ha erigido como la alternativa más poderosa para las pruebas de tensión, además de representar un área de comercialización tecnológica que puede expandirse por su capacidad para la prelocalización de fallas en cables, diagnóstico de frecuencia eléctrica y la ubicación de la ruta negativa en el cableado.

Prueba de cables con VLF
Las pruebas de campo del VLF (60 kV) son prácticas sustentadas por el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) y diversas normas mexicanas (NMX-J-142-ANCE-2000/NMX-J-142/1-ANCE-2009), las cuales determinan el formato de las evaluaciones de cableado.

Principales aplicaciones de la prueba VLF
1. Instalación de cable y/o reparación. Después de que un cable se instala o es reparado, se debe realizar la prueba VLF antes de energizarlo; por lo que, si el cable no mantiene un voltaje nominal proporcional, hay que repararlo para evitar su mal funcionamiento cuando entre en servicio.
2. Prueba preventiva de cables. El sistema VLF se puede utilizar para ejecutar pruebas en el cableado de alimentadores, subestaciones, transmisión, etcétera. Si el cable no puede mantener entre 2 y 3 veces el voltaje nominal, la unidad Hipot VLF localizará el defecto.
3. Quemado de la falla en un cable. El método más efectivo de “quemado” de fallas en cable para disminuir su magnitud y ayudar a la localización de la falla es usar una unidad VLF. Las fallas en cables se pueden “quemar” en cuestión de minutos, provocando una alteración en el carbón del aislante.
4. Diagnóstico de cables con Tan Delta y descargas parciales. Ésta (prueba del factor de disipación o del ángulo de pérdidas) se utiliza en conjunto con la unidad VLF y se realiza para evaluar las condiciones del aislamiento del cable, con el objetivo de predecir su expectativa de vida, previniendo el reemplazo o la inyección del cable.

El IEEE establece el ensayo de diagnóstico VLF durante, después de la instalación de los cables, antes de su puesta en servicio y, eventualmente, cuando el usuario lo requiera (mantenimiento).

Que las pruebas de tensión sean consideradas “destructivas” no quiere decir que arruinen la muestra. El ensayo en VLF no deteriora el cableado; de hecho, éste mismo es examinado previamente en fábrica, incluso a niveles más altos que los utilizados en una prueba de campo. Las conclusiones de estos estudios estarán siempre referidas en términos de “soporta o no soporta”, lo que se refiere a la posibilidad de que el ejemplar falle debido a su condición.

Generalidades de la prueba VLF 60 kV
•   Prueba y aceptación de cables nuevos
•   Verificación del estado de asilamiento en cables usados, con el objetivo de predecir fallas en su funcionamiento
•   Estatus del cable después de una reparación para evitar fallas en el empalme

Ventajas de diagnosticar sistemas de cableado subterráneo con prueba VLF 60 kV
•   La forma de onda coseno rectangular permite medir la corriente de fuga que surge en el aislamiento
•   Es una prueba no destructiva
•   Es un equipo que no pierde calibración por el capacitor de alta precisión con el que cuenta
•   El software de programación le permite al operador:
•   Limitar la tensión de prueba para no crear daño
•   Crear protocolos de prueba y formato personalizados
•   Guardar un registro de pruebas realizadas

Artículos para la detección de fallas
	Radar TDR•  Medición de baja resistencia •  Alta exactitud •  Rango desde 1 micro Ohm •  4 terminales puente Kelvin •  Medición directa con rangos seleccionables •  Máxima corriente de prueba 10 A •  Puerto de comunicación USB
	Digiphone•  Localización sensible •  Generación de señales magnéticas y acústicas •  Pantalla LCD •  Localiza fallas en conducto, en concreto y asfalto •  Se puede utilizar con o sin auriculares •  El indicador de intensidad magnética permite al usuario estar al tanto de la ruta del cable para localizarlo
	SWG
	Localizador de rutas•  Detector de presencia de voltaje •  Sensor de proximidad sin contacto •  Amplio rango de operación desde 80 V •  hasta 270 kV •  Alarmas audible y visual •  Modo de autoprueba •  Adaptador tipo universal
Tabla 1. Fuente: Fonkel Mexicana

Detección de fallas
La detección de fallas consiste en aplicar una tensión a los cables para crear una condición de falla sin provocarles daño adicional. Su finalidad es determinar, medir o analizar las características del aislamiento y su condición inicial o actual, para permitir establecer un punto de partida, dando pie al seguimiento de su evolución.

En instalaciones en ductos, una falla es considerada “localizada” cuando se aísla entre dos puntos accesibles donde el cable puede ser reemplazado. En otras instalaciones, la falla se considera “localizada” cuando se conoce su posición precisa y puede ser expuesta para su reparación.

Si el cable está al descubierto, las fallas pueden localizarse por el sonido de la descarga o por el destello. Sin embargo, si está directamente enterrado en ductos, o sus cubiertas no han sido dañadas, se requiere un detector (ver tabla 1).

•  Detección de fallas con radar. Una vez localizada la falla con la prueba de radar, el personal podrá situarse cerca del lugar de la falla, siempre y cuando se conozca la ruta del cable fallido

•  Detección de fallas con equipos SWG y Digiphone. Se aplican pulsos de corriente directa por segundo (de 1 a 10 s entre pulso y pulso); a este método se le conoce como “pinpointing”.

Ventajas de la detección de fallas con radar y digiphone

•  El equipo TDR tiene una precisión de ± 3 metros
•  Despliega de forma gráfica los cambios de impedancia presentes en el cable, haciendo más fácil la localización de fallas
•  Permite guardar los datos registrados y llevarlos a la PC para reporteo
•  Cuenta con software libre y gratuito
•  El equipo Digiphone tiene una precisión de ± 30 centímetros, haciendo muy exacta la localización
•  El equipo es compacto, ligero y portátil
•  Cuenta con tres diferentes accesorios para detección de ruido
•  La fuente SWG cuenta con tres escalas de tensión (0-8 kV, 0-16 kV y 0-32 kV); en cada escala, el equipo puede liberar 3 mil 500 joules de energía, permitiendo con esto crear condiciones de falla en cables de alta tensión

Cómo identificar la ruta del cableado con fallas
La localización de fallas es una parte esencial del mantenimiento de cables, que antiguamente se llevaba a cabo con ayuda de puentes de medida, transformadores de quemado o precarios equipos, además de requerir un arduo trabajo que les llevaba horas a los operadores.

Hoy en día, existe todo un campo de especialización en el que tanto usuarios como fabricantes han explotado la tecnología y el servicio público de electricidad, obteniendo resultados satisfactorios.

Para examinar cables, líneas o servicios (tuberías) en áreas afectadas, es necesario identificar su ubicación exacta, una tarea especialmente difícil en lugares con excesiva infraestructura subterránea.

Para agilizar esta actividad, existen diversas clases de equipos rastreadores que funcionan con base en una frecuencia de corriente alterna en los límites bajos de audio, y se transmite desde una terminal a lo largo del cable, hasta que se alcanza la falla en un punto donde la corriente sigue la trayectoria de retorno, dando lugar a un cambio en el nivel de la señal aplicada en la dirección o en ambos, dependiendo de la instalación.

Entre otras clases de rastreo, está el método de impulso, usado con frecuencia, ya que se aplica en cualquier tipo de cables y en todo tipo de instalación.

Si el operador desconoce la ubicación del cable, se auxilia del “localizador de rutas”; equipo que indicará la ruta exacta del cable, la profundidad aproximada y la corriente que fluye por el conductor.

Las ventajas de trabajar con este sistema es que se puede manipular el cable energizado, se pueden inyectar frecuencias por encima de lo elemental y el equipo es ligero y portátil.

Los expertos en redes subterráneas definen que un contratista eficiente está obligado a ejecutar los ensayos de diagnóstico de todas la instalaciones de cables de media y alta tensión, ya que con ello se obtiene la seguridad absoluta de que los materiales y la asistencia técnica cumplen con los requerimientos de calidad que señalan los estatutos eléctricos.

El mantenimiento preventivo es la vía periódica para reafirmar la seguridad y continuidad del servicio requerido en todo sistema eléctrico potencial. Para efectuar estas pruebas, es necesario contar con personal y equipo especializado.
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Ing. Fernando F. Uribe Valles
Departamento de ingeniería, Fonkel Mexicana