Chase Fell
Presidente del Comité de Enseñanza Técnica
Jay Industrial Repair
Para los profesionales que trabajan con grandes motores y generadores eléctricos, las máquinas con tensiones nominales de 5 kV o superiores pueden ser vulnerables a amenazas invisibles de descargas parciales (DP). Detectar la actividad corona y las DP antes de que se produzca un fallo ha sido un desafío durante mucho tiempo. Tradicionalmente, detectar estos problemas requería métodos indirectos como pruebas de voltaje de radio interferencia (RIV), detección ultrasónica o pruebas de aislamiento a máquina parada. Sin embargo, los recientes avances en imágenes de descargas parciales, a veces llamadas cámaras corona, brindan a ingenieros y técnicos una nueva y poderosa herramienta: la capacidad de ver la actividad de descargas eléctricas directamente y en tiempo real.
En este artículo, exploraremos cómo funcionan las cámaras de descargas parciales, sus aplicaciones prácticas para motores y generadores, y cómo pueden respaldar las estrategias de mantenimiento proactivo en equipos de alta tensión.
¿Qué es una descarga parcial?
Las DP se refieren a pequeñas descargas eléctricas que se presentan dentro del sistema de aislamiento de los equipos de alta tensión sin que el aislamiento se corto circuite completamente. La actividad de DP es tanto un síntoma como una causa de la degradación del aislamiento. Con el paso del tiempo, una DP puede erosionar el aislamiento provocando un fallo completo, una descarga disruptiva o una avería catastrófica.
Las DP pueden ocurrir:
- En las cabezas del devanado del estator
- Por descargas en la ranura entre el conductor y el núcleo
- Por la degradación irreversible de la superficie del aislamiento (tracking) a lo largo de los soportes
- En las conexiones de los terminales y aisladores
El reto es que estas descargas a menudo emiten sólo señales eléctricas y acústicas sutiles, que no se detectan fácilmente sin equipo especializado.
¿Cómo funciona una cámara corona?
Las cámaras DP, también conocidas como cámaras corona, combinan dos tecnologías de imagen en un solo dispositivo portátil o montado:
- Energize el devanado con voltaje CA a frecuencia industrial. El nivel de voltaje debe ser de línea a tierra = (VLL)(0,58). Normalmente se utiliza un hipot de CA para la excitación del devanado. Probar cada fase por separado y conectar a tierra los circuitos que no se estén probando. Debido a la capacitancia del devanado, es probable que se necesite un resonador para mantener la corriente de prueba dentro de los límites de la fuente de alimentación.
- Detección ultravioleta (UV): La cámara detecta la luz ultravioleta emitida por eventos de corona y DP, que normalmente no son visibles al ojo humano (Figura 1).
- Imágenes de luz visible: La cámara superpone la señal UV a una imagen óptica normal, lo que permite al usuario localizar visualmente la fuente de descarga. Cuando se observa a través de la cámara, la DP aparece como un punto brillante o un halo superpuesto a la imagen real del equipo (Figura 2). El resultado es un diagnóstico eficaz: el técnico puede ver exactamente dónde se produce la descarga, incluso en conjuntos de bobinados complejos o en zonas de difícil acceso. Muchas cámaras corona incluyen software integrado para cuantificar la intensidad de la descarga y registrar imágenes o vídeos para su documentación.
| Aplicaciones para Motores y Generadores |
| Inspección de las Cabezas del Bobinado del Estator |
Las cámaras corona pueden revelar actividad de DP en las zonas de las cabezas del devanado especialmente alrededor de las cintas gradiente, aros de soporte o donde la contaminación o las uniones sueltas crean trayectorias de descarga superficial. |
| Evaluación de Conexiones de Terminales y Barrajes |
Es posible detectar la descarga externa proveniente de conexiones de terminales contaminadas o mal protegidas antes de que produzcan tracking, picado o daños al devanado. |
| Monitoreo del estado de la superficie del aislamiento |
Las DP en soportes de epoxi-vidrio, estructuras o soportes de aislamiento se pueden identificar visualmente, permitiendo la limpieza o reparación antes que se propague la descarga. |
Beneficios para los proveedores de servicios
Para los centros de servicio de EASA y los técnicos de campo, la captura de imágenes de DP ofrece varias ventajas clave:
- Resultados visuales inmediatos: A diferencia de los métodos de medición indirecta, las cámaras corona proporcionan una indicación visual intuitiva de la ubicación de la descarga.
- Documentación para el análisis de tendencias: Las imágenes capturadas permiten la creación de puntos de partida (valores base) y la comparación a lo largo del tiempo, lo que facilita el mantenimiento predictivo.
- Mejor resolución de problemas: Ayuda a diferenciar entre fuentes de descarga externas (p. ej., contaminación, conexiones sueltas) y problemas internos del bobinado. En motores y generadores de alto voltaje en servicio, se puede “ver” la descarga lo que cierra la brecha entre las pruebas tradicionales y el mantenimiento práctico.
Limitaciones y consideraciones
Es importante tener en cuenta que las cámaras corona presentan algunas limitaciones:
- La sensibilidad se ve afectada por la iluminación: La detección UV funciona mejor en entornos con poca luz o sombreados; la luz solar intensa puede enmascarar las señales más débiles.
- No detecta descargas internas: Las descargas que se producen en las zonas más profundas del aislamiento (por ejemplo, en huecos internos) pueden no ser visibles desde el exterior.
- Requiere línea de visión: La descarga debe ser accesible al campo de visión de la cámara.
Por lo tanto, las cámaras corona se utilizan mejor como herramientas complementarias junto con otras pruebas eléctricas como comparación de impulsos (surge), sensores de PD o pruebas de resistencia de aislamiento.
Mirando hacia el futuro
A medida que la flota de motores y generadores de alto voltaje antiguos continúa creciendo y las expectativas de tiempo de actividad aumentan, los proveedores de servicios buscan formas más efectivas de monitorear el estado del aislamiento. La generación de imágenes de descargas parciales representa una importante incorporación a las herramientas de monitoreo por condición.
Al brindar a técnicos e ingenieros la capacidad de identificar dónde se manifiesta el efecto corona o DP en el sistema de aislamiento, esta tecnología ayuda a priorizar las reparaciones, reducir las interrupciones imprevistas y prolongar la vida útil de los activos críticos.
En el mundo actual de alto voltaje, poder ver lo invisible es más que una ventaja técnica: es una necesidad empresarial.
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Seguridad ante todo: Precauciones para el uso de cámaras de de scargas parciales
Si bien las cámaras de descargas parciales permiten realizar inspecciones sin contacto, trabajar cerca de equipos de alto voltaje, especialmente máquinas energizadas, requiere un estricto cumplimiento de los protocolos de seguridad:
- Mantenga distancias de aproximación seguras según las normas de seguridad eléctrica aplicables (p. ej., NFPA 70E, IEEE 516).
- Use los EPP adecuados para arcos y riesgos eléctricos, incluso si la cámara está distanciada.
- Utilice plataformas o barreras aisladas si trabaja cerca de conductores expuestos.
- No exceda los valores nominales de voltaje del equipo para la cámara o la zona de seguridad del operador.
- Coordíne con el departamento de operaciones de la planta para garantizar que el estado del equipo (energizado/desenergizado) se verifique y etiquete.
Recuerde que, aunque la cámara por si sola es segura para operar a distancia pueden haber riesgos que requieren entrenamiento, procedimientos y equipos de protección personal adecuados.
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