Sumario:
- Descargas Parciales
- Ultrasonidos / Emisión Acústica
- El uso de ultrasonidos / Emisión de ultrasonidos en descargas parciales
Resumen:
Técnicas de ultrasonidos para evaluar las descargas parciales en los equipos eléctricos
Las descargas parciales son pequeñas chispas eléctricas que ocurren en el aislamiento eléctrico de la conexión, los cables, los transformadores y las bobinas en los grandes motores eléctricos y los generadores. El análisis de descargas parciales es un enfoque proactivo del diagnóstico que utilizan las mediciones de las descargas parciales (PD) para evaluar la integridad de este equipo. En este artículo se describe cómo los instrumentos de ultrasonidos que se detectan en el aire se pueden utilizar para detectar y evaluar las descargas parciales en equipos eléctricos.
Descargas parciales
Las descargas parciales son pequeñas chispas eléctricas que ocurren en el aislamiento eléctrico de la conexión, los cables, los transformadores y las bobinas en los grandes motores eléctricos y los generadores. El análisis de descargas parciales es un enfoque proactivo del diagnóstico que utilizan las mediciones de las descargas parciales (PD) para evaluar la integridad de este equipo. Cada descarga parcial es el resultado de la distribución eléctrica de una bolsa de aire en el aislamiento. Las mediciones de las descargas eléctricas se pueden tomar de forma continua o intermitente y se detectan en línea o fuera de línea. Los resultados de las descargas eléctricas se utilizan para prever de manera fiable que el equipo eléctrico tiene la necesidad de mantenimiento.
Tal como cada material tiene un límite de resistencia a la tracción característico, cada material también tiene una interrupción eléctrica (dieléctrica) que representa la intensidad eléctrica necesaria para que la corriente fluya y una descarga eléctrica suceda. Los materiales aislantes comunes como el epoxy, el poliéster y el polietileno tienen una muy alta capacidad dieléctrica. A la inversa, el aire tiene una fuerza dieléctrica relativamente baja. La interrupción eléctrica en el aire provoca un muy breve (dura sólo fracciones de nanosegundos) flujo de corriente eléctrica a través de la bolsa de aire. La medición de descargas parciales es, de hecho, la medida de estas corrientes de interrupción.
Los equipos eléctricos pueden sufrir una variedad de defectos de fabricación o problemas de funcionamiento que merman su fiabilidad. El aislamiento eléctrico de los motores y generadores es susceptible a:
- Variaciones térmicas
- Ataques químicos
- Abrasión debido a un exceso de movimiento de la bobina
En todos los casos, estas tensiones debilitarán la unión de las propiedades de las resinas de poliéster o epoxy que protegen y aislan los bobinados. Como resultado, se desarrolla en los bobinados una bolsa de aire.
Los niveles de descargas parciales no sólo proporcionan una alerta temprana de una inminente avería del equipo, sino que también aceleran el proceso de desgaste.
Ultrasonidos / Emisión Acústica
Todos los equipos eléctricos en funcionamiento producen una amplia gama de sonidos. La alta frecuencia de los componentes ultrasónicos de estos sonidos son de onda muy corta, y las señales de onda corta tienden a ser bastante direccionales. Por lo tanto, es relativamente fácil aislar estas señales de los ruidos de fondo y detectar su ubicación exacta. Además, como comienzan a producirse cambios sutiles en los equipos eléctricos y mecánicos, los ultrasonidos permiten a estas señales de peligro potencial ser descubiertas muy pronto, antes de que tenga lugar la muy probable avería.
Los instrumentos de ultrasonidos en el aire, a menudo denominados "traductores ultrasónicos", proporcionarán información de dos maneras: Cualitativamente, debido a la capacidad de "escuchar" ultrasonidos a través del aislamiento del ruido, y Cuantitativamente, a través de lecturas incrementales de la medida. Esto se logra en la mayoría de traductores ultrasónicos gracias a un proceso electrónico llamado "heterodyning", que convierte con exactitud los ultrasonidos captados por el instrumento a sonidos de rango audible, que los usuarios pueden conocer y reconocer a través de auriculares.
Aunque la capacidad para medir la intensidad sonora y ver los patrones es importante, es igualmente importante ser capaz de "escuchar" los ultrasonidos producidos por diferentes equipos. Eso es precisamente lo que hace que estos instrumentos tan útiles, que permiten a los analistas confirmar un diagnóstico sobre el terreno, sean capaces de discriminar entre diversos sonidos de diferentes equipos
La razón por la que los usuarios pueden determinar con exactitud la ubicación de una señal ultrasónica en una máquina se debe a su alta frecuencia / longitud de onda corta. La mayoría de los sonidos captados por los seres humanos oscilan entre 20 Hz y 20 kHz (20 ciclos por segundo a 20.000 ciclos por segundo). Los sonidos de baja frecuencia en el rango audible miden aproximadamente 1,9 cm. a 17 metros de longitud, mientras que los ultrasonidos percibidos por los traductores miden sólo entre 0,3 - 1,6 cm de largo. Dado que las longitudes de onda de los ultrasonidos son de menor magnitud, el rango ultrasónico es el ambiente más propicio para localizar y aislar fuentes de problemas en entornos de planta alta.
El uso de ultrasonidos / Emisión de ultrasonidos en descargas parciales
Las pruebas de ultrasonidos se usan a menudo para la evaluación de tensiones superiores a 1000 V, especialmente en lugares cerrados. Esto es especialmente útil en la identificación de problemas de seguimiento. En lugares cerrados, la frecuencia de rastreo es muy superior a la frecuencia de los errores graves, que pueden ser identificados utilizando técnicas como la termografía.
Cuando la electricidad se fuga en las líneas de alta tensión o cuando salta a través de una brecha en una conexión eléctrica, perturba las moléculas de aire a su alrededor y genera ultrasonidos. A menudo, estos sonidos se perciben como un sonido de fritura o crujidos, y en otras situaciones se escucha como un zumbido.
Exsiten problemas básicos que pueden detectarse mediante ultrasonidos:
- Corona: Cuando el voltaje en un conductor eléctrico, como una antena de alta tensión o línea de transmisión, supera el valor umbral, el aire que lo rodea comienza a ionizar para formar un resplandor azul o púrpura. Sepa más acerca del efecto corona y cámaras de efecto corona
- Seguimiento: A menudo denominado "arco bebé", sigue el camino del aislamiento dañado.
- Arcos: un arco se produce cuando la electricidad fluye a través del espacio. Un rayo es un buen ejemplo.
Las aplicaciones en alta tensión incluyen: aisladores, cables, interruptores, barras bus, relés, contactores y cajas de derivación. En subestaciones y componentes, tales como aisladores, transformadores y bujes, podrá detectarse.
El método de detección del arco eléctrico y el efecto corona es similar al procedimiento utilizado para detectar las emisiones acústicas de las fuentes mecánicas. En lugar de escuchar un chirrido, el usuario escucha un crepitar o zumbido. En algunos casos, como en el intento de localizar interferencias en fuente de radio y TV o en las subestaciones, la zona de perturbación puede ser localizada con un transistor de radio o un localizador de interferencias de banda ancha.
Determinar si existe un problema o no es relativamente simple. Al comparar la calidad del sonido y los niveles de sonido entre equipos similares, la diferencia de sonido tiende a ser muy diferente. Alternativamente, tendencias a amplitudes de señal durante un período prolongado de tiempo, puede ser indicador de defectos.