Termografía cualitativa en descargadores de sobretensión
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Atilio Montichelli
Termógrafo Categoría III ISO 18436-7
ICON ST –MÉXICO
La termografía infrarroja constituye en la actualidad una herramienta de gran utilidad en las inspecciones de los activos físicos de nuestras instalaciones y sistemas eléctricos. Ningún otro método de monitoreo por condición puede darnos una visión de conjunto del estado de una instalación en tan poco tiempo, abarcando los aspectos térmicos, mecánicos, eléctricos y estructurales entre otros. Existen en nuestros sistemas eléctricos unos dispositivos usados exclusivamente para combatir las sobretensiones existentes en la red. A lo largo del tiempo estos activos han recibido varias denominaciones: apartarrayos, derivadores de sobretensión, cebadores de sobretensión, pararrayos y muchos otros. Originalmente se empezaron a utilizar en los sistemas para enviar a tierra las sobretensiones atmosféricas, pero con posterioridad con la utilización de tensiones de operación cada vez más elevadas, se los empezó a usar para derivar a tierra las sobre tensiones internas producidas en los circuitos eléctricos. Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado utilizaremos el nombre descargadores de sobre tensión como el más apropiado para la función que desempeñan. Estos activos se constituyen en elementos de gran importancia para nuestras instalaciones, ya que su función principal es derivar o descargar en forma rápida e inofensiva a tierra aquellas sobre tensiones que ponen en peligro el aislamiento del sistema.
Inspecciones termográficas periódicas a través de los años han ido mostrando diferentes anomalías térmicas en los descargadores. Estos defectos térmicos encontrados muestran una discontinuidad en su distribución de temperatura en el mismo, o una temperatura anómala. Para el análisis de estos comportamientos se debe considerar la siguiente premisa como fundamento de nuestro estudio: Cualquier cambio térmico en un activo que represente una temperatura no deseada es un indicador de que un defecto ha ocurrido, está ocurriendo o está a punto de ocurrir.
El análisis cualitativo termográfico implica la observación de patrones y diferencias de energía (intensidades de radiación) pero no la medición de temperaturas. En el caso de los activos a estudio observamos diferentes intensidades de radiación en algunos de los descargadores (imagen 1-2 y 3 e imágenes siguientes) lo que nos indica que están teniendo un comportamiento térmico (mapa térmico) diferente. En estos activos el comportamiento térmico esperable es similar para las 3 fases, ya que en los sistemas trifásicos en los que están interconectados existe el mismo contexto de operación tanto del punto de vista de las magnitudes eléctricas, como del punto de vista de las variables atmosféricas.
Imagen 1.
Imagen 2. Anomalía térmica en descargadores de líneas
Imagen 3. Anomalía térmica en descargadores de líneas
Si observamos las imágenes (1-2-3) podemos visualizar que existe un patrón térmico diferente en algunas de las fases de los descargadores, es decir su distribución de temperatura no es igual que la de las fases adyacentes. La termografía entre las muchas ventajas que ofrece es la capacidad de poder comparar comportamientos térmicos y relacionarlos entre ellos. En el caso de los descargadores algunas de las condiciones esenciales para ello es que los activos a comparar sean ...
- a) igual marca (fabricante)
- b) igual modelo
- c) igual características eléctricas
- d) misma fecha de instalación
- e) igual condición de operación.
Para el análisis de estos comportamientos se debe considerar la siguiente premisa como fundamento de nuestro estudio.
Activos ubicados en una misma sección de un sistema eléctrico, en condiciones similares de operación (tensión y corriente) y en las mismas condiciones atmosféricas (temperatura ambiente, temperatura reflejada, humedad relativa y velocidad del viento) deberían tener un patrón térmico similar.
Un cambio en el patrón térmico de un activo trae como consecuencia una distribución de energía diferente a la esperada para ese activo. Podríamos hablar de patrones térmicos característicos es decir un mapa de cómo se están produciendo los intercambios de calor en el mismo. Existe una correlación entre patrones térmicos no-característicos de un activo y la aparición de fallas potenciales y / o funcionales.
Es decir, descargadores que han tenido fallas en su funcionamiento han registrado cambios en su mapa térmico característico con anterioridad al defecto, por lo que podemos afirmar que todo activo en mal funcionamiento cambia su comportamiento térmico.
Imagen 5. Anomalía térmica en descargadores de líneas
Imagen 6. Anomalía térmica en descargadores de líneas
Imagen 7. Anomalía térmica en descargadores de líneas
Toda falla en un activo viene precedida de un cambio en su mapa térmico de distribución de calor, ese cambio en su comportamiento puede estar generado por un cambio en las condiciones de operación, haber estado expuesto a magnitudes superiores a las admisibles por diseño o por un defecto en el mismo. De ahí la importancia que adquiere el poder comparar mapas térmicos de activos en condiciones de operación similares. Como método de monitoreo la termografía infrarroja contribuye de manera eficaz a la detección de fallas en su fase inicial adelantándose a otras técnicas de monitoreo que detectan en forma tardía una falla en un activo. Es importante para el análisis de las fallas, una vez que son retirados de servicio, realizar ensayos eléctricos complementarios (corrientes de fuga, medidas de descargas parciales y resistencia de aislación) lo que nos permitiría tener un diagnóstico completo de su estado.
Imagen 8. Anomalía térmica en descargadores de líneas
