Cables de potencia

El cable de potencia es el elemento de un circuito eléctrico responsable de conducir la electricidad desde la fuente de generación hasta los puntos de consumo, donde puede ser transformada en luz y otras formas de energía. Estos elementos están formados por uno o más conductores, perfectamente aislados eléctricamente y protegidos del exterior evitar riesgo de corto circuito con elementos externos al circuito del que forma parte.

La función del aislamiento es confinar la corriente eléctrica en el conductor y contener el campo eléctrico dentro de su masa.

Durante la operación normal de un cable este está sometido a una tensión entre el conductor eléctrico y un plano a tierra, o entre conductores, el dieléctrico intermedio se somete a esfuerzos eléctricos. Estos esfuerzos, si son de magnitudes elevadas, pueden producir deterioro del material del dieléctrico y producir efectos indeseables al no controlarse en forma adecuada. El control de estos esfuerzos se logra mediante el uso de las pantallas eléctricas. Estas se aplican en los cables de energía con el fin de confinar en forma adecuada el campo eléctrico a la masa de aislamiento del cable.

Los cables eléctricos cuando se encuentran energizados se encuentran bajo a esfuerzos eléctricos radiales, tangenciales y longitudinales. De estos esfuerzos, Los esfuerzos radiales están siempre presentes en el aislamiento de los cables energizados, estos no representan riesgo mientras el campo eléctrico se distribuye uniformemente.

En el caso de cables multiconductores se pueden presentar esfuerzos tangenciales los cuales están asociados con campos radiales no simétricos y ocurren cuando los conductores no están apantallado.

La pantalla, que es un elemento metálico no magnético que se coloca sobre el blindaje del aislamiento tiene como objetivo limitar la fuga de corriente entre el conductor de fase y tierra o entre dos conductores de potencial diferente, además de reducir el peligro de descargas eléctricas al personal o en presencia de productos flamables; en cables sin pantalla como la superficie externa del aislamiento de los cables no está en contacto con tierra a los largo de la trayectoria de instalación, se puede presentar una diferencia de potencial considerable entre la cubierta de cable y tierra.

El aislamiento del cable se puede considerar bueno cuando la corriente de fuga es insignificante pero puesto que no hay aislador perfecto incluso el buen aislamiento permite una pequeña cantidad de corriente de fuga medida en microamperios.

Factores de riesgo para los cables

En la parte superior se observa inicio de DP

Los cables de potencia durante su vida útil en condiciones normales están diseñados para operar por lo menos 20 años, sin embargo existen varios factores de riesgo que disminuyen la vida útil de estos elementos eléctricos y que puede provocar fallas graves, afectando la integridad del personal así como la operación de las instalaciones en las que se encuentran.

El aislamiento de los cables, así como cualquier aislamiento se deteriora naturalmente con la edad, especialmente cuando se expone a temperaturas elevadas debido a una alta carga por el flujo de corriente e incluso cuando no está dañado físicamente. En este caso, hay un flujo distribuido de corriente de fuga durante una prueba o mientras está energizado.

Además de la temperatura, sustancias que se encuentran en el medio donde operan los cables, como agua, aceite y productos químicos pueden contaminar y reducir la vida del aislamiento y causar serios problemas.

Estos factores deterioro en combinación con el campo eléctrico serán los responsables de la generación de un fenómeno eléctrico, conocido como descarga parcial, que es una descarga eléctrica de baja magnitud pero con alta tasa de repetición, que a durante el paso del tiempo erosionará al aislamiento creando caminos conductores que reducirán la distancia dieléctrica entre el conducto y un plano de tierra o conducto de diferente potencial, punto que al romperse, se producirá un corto circuito.

Estas descargas parciales tienen un comportamiento muy particular de acuerdo al tipo de causa que los esté generado, por ejemplo:

1- Químicos:

• No se presentan en conductores de aluminio.

• En ambientes con azufre reaccionan con el cobre del conductor dentro del aislamiento del cable.

• Tienen forma de “brócoli”.

2- Eléctricos:

• Arborescencias con canales huecos de carbón.

• Originados a partir de contaminantes, cavidades e irregularidades en la superficie de los semiconductores.

• Requieren concentraciones de campo eléctrico.

imagen Dr Stephen Dodd

3- Humedad:

• Requieren la presencia de agua y concentraciones de campo eléctrico menor que las eléctricas para su formación.

• Se pueden formar a partir de arborescencias de agua.

• Se forman a partir de contaminantes, cavidades e irregularidades en la superficie de los semiconductores.

• Se cree que son “racimos” de microcavidades.

• Se aprecian solo cuando son teñidos y su apariencia es de manchas.

Adicional a estos factores, los factores mecánicos son también causantes de fallas, donde destacan la vibración, golpes al aislamiento esfuerzos mecánicos por mala colocación, entre otros.

Para evitar estas fallas es indispensable seguir una secuencia rutinaria de actividades de diagnóstico y mantenimiento entre las que destacan:

• Registros de tensión y corriente

• Limpieza en la trayectoria del cableado

• Inspección Visual rutinaria

• edición de temperaturas

• de descargas parciales

• Pruebas eléctricas programadas

• Conocimiento de ubicación de la ruta de los cables.

Con estas acciones y un adecuado control de la información para evaluar la condición, hecha por personal experimentado, se reducen de manera importante el número de fallas en cable evitando accidentes pérdidas de producción y Minimizar el costo público por fallas.

Falla en cable contaminado de aceite

Referencias

Curso Condumex