Por qué fallan los casquillos de baja tensión: los principales mecanismos de fallo

El diagnóstico de fallos en los pasacables de baja tensión comienza por comprender por qué fallan estos componentes en primer lugar. Los casquillos de baja tensión (BT) —que suelen tener una tensión nominal Um de entre 1,1 kV y 3,6 kV en aplicaciones de transformadores de distribución— fallan debido a tres mecanismos que se solapan: tensión térmica y eléctrica en la interfaz entre el conductor y la brida, entrada de humedad a lo largo de la distancia de fuga y fatiga mecánica provocada por vibraciones o un par de apriete inadecuado durante la instalación. Identificar qué mecanismo está activo es lo que determina si un pasamuros puede reacondicionarse o debe sustituirse.

En nuestras implantaciones en más de 200 instalaciones de transformadores, casi la mitad de los fallos prematuros de los pasamuros de baja tensión se deben a tensiones mecánicas sufridas durante la fase de instalación, y no a un defecto de fabricación del propio pasamuro.

Mecanismos de tensión térmica y eléctrica

Una carga de corriente continua superior a la nominal —algo habitual cuando un pasacables de baja tensión de 630 A se somete a una corriente de entre 800 y 900 A durante los picos de demanda— acelera el envejecimiento del aislamiento en el sellado del conductor. Más de 1.000 horas de ciclos térmicos, con repetidas expansiones y contracciones en la interfaz de la junta de la brida, pueden aflojar el sellado por compresión, permitiendo que la humedad y los contaminantes se introduzcan a lo largo de la superficie de porcelana o resina epoxi.

Vías de entrada de humedad y de contaminación

Una vez que la junta de estanqueidad se degrada, la humedad reduce la resistencia de aislamiento superficial y aumenta el factor de pérdida dieléctrica (tan δ). En emplazamientos costeros o con alta humedad, esta evolución desde un sellado en buen estado hasta una disminución apreciable de la resistencia de aislamiento puede producirse en tan solo 12-18 meses de servicio.

Fallos mecánicos y relacionados con la fabricación

Los pernos de brida apretados en exceso o en defecto deforman el sellado entre la porcelana y el metal, lo que provoca microfisuras que resultan invisibles sin un boroscopio o una inspección con líquido penetrante.

Para conocer la gama más amplia de productos a la que pertenecen los casquillos LV, consulta nuestro accesorios para transformadores línea y el servicio específico pasamuros de baja tensión página de la serie.

Señales de advertencia en el terreno que indican que un casquillo está a punto de fallar por completo

Durante las inspecciones rutinarias de las instalaciones de conmutación y los transformadores de distribución de baja tensión, los fallos en los pasacables rara vez se producen sin previo aviso. Tanto en los trabajos de puesta en servicio como en los de mantenimiento de las redes de distribución de 24 kV y menores, suelen aparecer los mismos pocos indicadores en las semanas previas a que un pasacables requiera atención urgente.

Indicadores visuales y térmicos

• Fugas de aceite o decoloración por resina alrededor de la junta de la brida, a menudo visibles a una distancia de entre 0,5 y 1 mm de la línea de sellado
• Puntos calientes infrarrojos con una diferencia superior a 8-10 °C en comparación con las otras dos fases bajo una carga equivalente
• Marcas de arrastre en la superficie (pequeñas huellas carbonizadas) en el cobertizo del casquillo, que suelen comenzar cerca de la brida de suelo

Indicadores eléctricos

• Una caída de la resistencia de aislamiento superior a 20% con respecto a la última lectura de referencia
• Corona audible o crepitación cerca del terminal en condiciones de humedad, más perceptible por la noche

[Opinión de un experto: Cómo interpretar correctamente las imágenes de infrarrojos]

• Compara cada fase con sus fases hermanas bajo una carga equivalente, no con una temperatura absoluta fija.
• Vuelve a realizar la lectura en dos puntos de carga diferentes antes de marcar un casquillo como defectuoso: una sola lectura puede verse sesgada por un reparto desigual de la corriente.
• Registra la temperatura ambiente y el porcentaje de carga con cada lectura térmica para que los resultados sean comparables a lo largo del tiempo

Un procedimiento de diagnóstico paso a paso para los casos de sospecha de fallo del casquillo del ventrículo izquierdo

Un diagnóstico fiable de averías en los pasacables de baja tensión sigue siempre la misma secuencia estructurada, independientemente del indicio de avería que haya motivado la inspección.

Cuando aparece una señal de advertencia, seguir una secuencia estructurada evita tanto los falsos positivos (sustitución innecesaria) como los falsos negativos (volver a poner en servicio un casquillo defectuoso).

1. Desconectar la alimentación y aislar el transformador según el procedimiento de bloqueo y etiquetado antes de realizar cualquier inspección física.
2. Inspección visual y con boroscopio de la junta de la brida, la carcasa y el vástago del conductor, para detectar grietas, trazas de arco eléctrico o fugas de aceite.
3. Prueba de resistencia de aislamiento (IR) a 1 kV o 2,5 kV de corriente continua, dependiendo de la clase de pasamuros, registrando tanto las lecturas de 1 minuto como las de 10 minutos del índice de polarización.
4. Prueba de tan δ / factor de potencia a la tensión nominal, en comparación con los valores de referencia de puesta en servicio del pasamuros.
5. Escaneo térmico por infrarrojos bajo carga normal, comparando con las fases homólogas.
6. Comprobación de descargas parciales (PD) cuando se disponga de equipos de ensayo, especialmente para pasamuros con una tensión nominal superior a 1 kV.

En las pruebas de campo realizadas con bujes de baja tensión en condiciones de humedad tropical, hemos constatado que saltarse el paso 3 —la prueba de referencia IR— es la causa más frecuente por la que un buje en estado límite vuelve a ponerse en servicio y vuelve a fallar en un plazo de entre 6 y 12 meses.

Para el diagnóstico de averías en toda la amplia gama de accesorios para transformadores y cables —no solo en los pasamuros—, la secuencia general se describe en nuestro flujo de trabajo de diagnóstico de fallos de campo, que en este artículo se centra específicamente en los casquillos LV.

Lectura de los datos de ensayo: resistencia de aislamiento, tan δ y umbrales de descarga parcial

En el caso de los pasamuros de baja tensión, una resistencia de aislamiento (IR) superior a 1.000 MΩ a 1 kV CC con un índice de polarización ≥ 2,0 suele indicar que el estado dieléctrico es aceptable. Un factor de pérdida dieléctrica (tan δ) inferior a 0,5% a la tensión nominal es habitual en un pasamuros de baja tensión de resina epoxi o porcelana en buen estado, mientras que los valores superiores a 1,0% justifican la repetición de la prueba y la comparación de la tendencia con respecto a los valores de referencia de puesta en servicio. Cuando se disponga de equipos de detección de descargas parciales, los niveles inferiores a 10 pC a 1,5 × U₀ se consideran, en general, aptos para seguir en servicio.

Según IEC 60137:2017, que regula los pasacables aislados para tensiones alternas superiores a 1.000 V, los métodos de aceptación dieléctrica y térmica aplicados en fábrica deben reproducirse con la mayor fidelidad posible, dentro de lo que permitan las condiciones in situ, a la hora de realizar los diagnósticos sobre el terreno.

Interpretación de los resultados dudosos

Un valor de tan δ que se haya desviado al alza en más de 0,2 puntos porcentuales con respecto al valor de referencia —aunque siga estando por debajo del umbral de alerta de 1,0%— suele ser un indicador más fiable de un fallo a corto plazo que un único valor absoluto tomado fuera de contexto.

Errores diagnósticos habituales que retrasan la decisión correcta

Basarse únicamente en la inspección visual

Un casquillo puede parecer en buen estado desde el exterior, aunque en su interior ya se haya producido una disrupción superficial a lo largo de la interfaz entre el epoxi y el conductor; las inspecciones visuales siempre deben ir acompañadas de una prueba eléctrica, en lugar de utilizarse como único criterio para determinar si el producto es apto o no.

Ignorar los datos de tendencias

Una sola lectura de IR o tan δ, sin una referencia de puesta en servicio con la que compararla, aporta mucha menos información que una deriva interanual de 10–15% en el mismo pasacables; por eso los registros a nivel de número de serie son más importantes que las comprobaciones puntuales aisladas.

Tratar de la misma manera los fallos en los accesorios de los cables y en los casquillos

Las uniones y terminaciones de cables fallan por mecanismos distintos —principalmente el posicionamiento del cono de tensión y el par de apriete de instalación— a los de los casquillos, que suelen fallar con mayor frecuencia en la junta de la brida. Si tu programa de mantenimiento abarca ambos, nuestro accesorios para cables En estos recursos se describen por separado las comprobaciones específicas para los cables.

[Opinión de un experto: Hábitos de documentación que realmente ayudan]

• Anota el porcentaje de carga y la temperatura ambiente en cada prueba, no solo el valor bruto.
• Toma una fotografía de la zona de la junta de la brida en cada inspección, incluso cuando no se aprecie ningún defecto.
• Anota las lecturas de IR y tan δ en un único registro continuo por número de serie de cada buje, y no por visita de mantenimiento.

Reparar, sustituir o supervisar: un marco de decisión

Una vez que se dispone de los datos diagnósticos, la decisión suele reducirse a tres opciones.

En el caso de los casquillos que ya presentan un riesgo confirmado de fallo, elegir el recambio adecuado según tu clase de tensión y configuración de montaje resulta más sencillo con una única referencia: nuestro guía de selección de accesorios para transformadores reúne en un solo lugar las opciones de casquillos de LV y MV en función de la tensión del sistema, la intensidad nominal y el tipo de montaje.

Si su equipo necesita ayuda para encontrar un casquillo de baja tensión de recambio que se adapte al patrón de brida y a la intensidad nominal actuales, el equipo de ingeniería de ZeeyiElec puede revisar directamente sus datos de pruebas y planos.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la primera prueba que hay que realizar cuando se sospecha que un pasacables de baja tensión puede estar defectuoso?

Comience con una prueba de resistencia de aislamiento (IR) a 1 kV o 2,5 kV CC, comparándola con el valor de referencia de puesta en servicio del pasacables; una caída superior a 20% respecto a ese valor de referencia suele ser el indicador temprano más claro, aunque el resultado siempre debe confirmarse con una prueba de tan δ antes de tomar cualquier decisión de sustitución.

¿Con qué frecuencia deben revisarse los casquillos de baja tensión en un programa de mantenimiento preventivo?

La mayoría de los operadores de distribución comprueban anualmente los pasamuros de baja tensión como parte del mantenimiento rutinario de los transformadores, aunque en las instalaciones con elevada humedad, gran contaminación o antecedentes de averías suelen pasar a un intervalo de seis meses para las unidades afectadas.

¿Se puede reparar un casquillo en el que ha entrado humedad en una fase temprana, en lugar de sustituirlo?

En algunos casos, volver a sellar la junta de la brida puede restablecer una resistencia de aislamiento aceptable si se detecta a tiempo; sin embargo, una vez que el tan δ supera aproximadamente 1,0% o se observan trazas visibles, la reparación no suele resultar rentable en comparación con la sustitución.

¿Influye la temperatura ambiente en las lecturas de resistencia de aislamiento?

Sí: las lecturas de infrarrojos disminuyen notablemente a medida que aumenta la temperatura, por lo que las lecturas tomadas a diferentes temperaturas ambientales deben corregirse en función de la temperatura antes de compararlas con un valor de referencia o con casquillos de la misma fase.

¿Cuál es la diferencia entre diagnosticar un fallo en un casquillo de LV y un fallo en el remate de un cable?

Los fallos en los casquillos de alta tensión se concentran en la junta de la brida y en la interfaz con el vástago del conductor, mientras que los fallos en los terminales de los cables suelen tener su origen en el posicionamiento del cono de tensión o en la preparación de la superficie; la secuencia de pruebas se solapa (IR, tan δ), pero los puntos de inspección física difieren.

¿Cuánto tiempo suele tardar un casquillo de baja tensión deteriorado en fallar?

En función de la carga, la humedad y el nivel de contaminación, el tiempo que transcurre desde que se observa una disminución medible de la resistencia de aislamiento hasta que se produce un fallo funcional suele oscilar entre 6 meses y 2 años, razón por la cual la monitorización basada en tendencias ofrece mejores resultados que las pruebas puntuales.