Guía Experta: Localización de Fallos en Cables, Tipos y Causas

Fallos en Cables, Tipos, Causas y Cómo Localizarlos mediante Diferentes Pruebas

Introducción a los Fallos en Cables

Cuando la energía eléctrica se genera en las centrales, se distribuye a diferentes cargas (ciudades, pueblos) para su consumo. El proceso implica elevar la tensión para minimizar pérdidas por calor. La tensión elevada se distribuye a subestaciones donde se reduce para transformadores locales, donde se reduce finalmente y distribuye a consumidores.

La distribución se realiza mediante cables eléctricos, ya sean aislados o no. La elección entre aislados o no (líneas aéreas o subterráneas) entra en juego cuando la energía debe transportarse en instalaciones subterráneas.

A diferencia de los cables no aislados, los fallos en estos son fáciles de detectar, siendo el más común el corte o rotura de conductores.

En cables aislados, especialmente los multicore, los fallos son de diversos tipos y tienen muchas causas. Antes de discutir cómo localizar estos fallos comunes, veamos qué son los fallos en cables, sus causas y localización.

Tipos de Fallos en Cables

Los siguientes son los tipos de Fallos en Cables comúnmente encontrados en cables subterráneos:

• Fallos de Circuito Abierto: Ocurren por rotura del conductor o que este se salga de su empalme. No hay flujo de corriente alguno al estar roto el conductor (transportador de corriente).
• Cortocircuito o Fallo Cruzado: Ocurre cuando el aislamiento entre dos cables o entre dos cables multicore se daña. La corriente no fluye por el núcleo principal conectado a la carga, sino directamente de un cable a otro o entre núcleos. La carga queda en cortocircuito.
• Fallos a Tierra o Tierra: Ocurren cuando el aislamiento del cable se daña. La corriente que fluye por el cable defectuoso empieza a fluir desde el núcleo a tierra o a la vaina (protector del cable). La corriente no fluye por la carga.

Causas de los Fallos en Cables

Los fallos en cables son causados principalmente por humedad en el aislamiento de papel, lo que puede dañar la vaina de plomo que protege el cable. La vaina de plomo puede dañarse de muchas formas: acción química del suelo al enterrarse, daño mecánico y cristalización del plomo por vibración.

Cómo Localizar Fallos en un Cable Dañado

Antes de reparar cualquier fallo, este debe identificarse. Hay muchas formas de encontrar fallos en cables, que se discuten a continuación:

Diferentes Tipos de Pruebas para Localizar Fallos en Cables

1. Prueba de Blavier (Para Fallo en Cable Individual)

Cuando ocurre un fallo a tierra en un cable individual y no hay otros cables (sin uno sano), la prueba de Blavier puede realizarse para localizar el fallo.

En otras palabras, en ausencia de un cable sano para localizar el fallo (hacer un bucle conectando ambos cables como en la prueba de Murray), la medición de resistencia desde un lado o extremo se llama prueba de Blavier.

En la prueba de Blavier, la resistencia puede medirse de dos formas:

• Aislar el extremo lejano del cable
• Poner a tierra (aterrar) el extremo lejano del cable como se muestra en la figura

El fallo a tierra de un cable individual puede localizarse usando la prueba de Blavier. En este test, se usan una fuente de baja tensión, un amperímetro y un voltímetro en una red puente. Se mide la resistencia entre un extremo del cable (extremo de envío) y tierra mientras el "extremo lejano" está aislado de tierra.

Supongamos que conocemos la resistencia total de un cable uninuclear (antes del fallo) que es RΩ. Y:

Resistencia fallo-tierra = r
Resistencia del extremo lejano al fallo = r1
Resistencia del extremo de prueba al fallo = r2

Ahora, conectaremos y desconectaremos la conexión a tierra del extremo lejano para medir dos resistencias. Estas mediciones pueden hacerse con una fuente BT (baja tensión) y una red puente.

Primero, aislaremos el extremo lejano para determinar la resistencia entre línea y tierra:

R₁ = r₂ + r … (1)

Ahora, pondremos a tierra el extremo lejano para hallar de nuevo la resistencia línea-tierra:

Pero la resistencia total (antes del fallo) era:

R = r₁ + r₂ … (3)

Resolviendo las ecuaciones para r₂ (ubicación del fallo o distancia), obtenemos:

El valor de x = r₂ es generalmente menor que R₂. Por tanto, consideramos (-) en lugar de (±) en la ecuación anterior.

Pruebas de Bucle para Encontrar Fallos en Cables

Estas pruebas se realizan en fallos de cortocircuito o a tierra en cables subterráneos. Los fallos se localizan fácilmente si un cable sano discurre junto al cable con fallo a tierra. Los tipos de pruebas de bucle son:

• Prueba de Bucle Murray
• Prueba de Bucle Varley
• Prueba de Solapamiento a Tierra (Earth Overlap Test)

2. Prueba de Bucle Murray

La conexión para localizar fallos mediante el método de prueba de bucle Murray se muestra a continuación.

El principio del puente de Wheatstone se usa en la prueba de Murray. Ra y Rb son los dos brazos de relación con resistencias. G es un galvanómetro. El cable con fallo (Rx) se conecta al segundo cable (cable sano Rc) mediante enlace de baja resistencia en el extremo lejano. El puente de Wheatstone se equilibra ajustando Ra y Rb hasta que la deflexión del galvanómetro sea cero.

Así…

Despejando x, obtenemos:

Donde:

• l = longitud de un cable individual (en metros o yardas)
• 2l = longitud total de dos cables
• x = distancia desde el extremo superior al fallo

3. Prueba de Bucle Varley

La única diferencia entre la prueba de Murray y la prueba de bucle Varley es que en Varley se prevé la medición de la resistencia total del bucle en lugar de obtenerla de la relación anterior.

En este test, los brazos de relación Ra y Rb son fijos y la posición de equilibrio se obtiene variando la resistencia variable conocida (reóstato).

Como explicamos las ecuaciones en la sección de prueba de bucle Murray… la historia es la misma para Varley…

Para fallo a tierra o cortocircuito en cables, la llave se lanza primero a posición 1, variando la resistencia variable S hasta equilibrar el puente para valor S1.

Cuando la llave está en Posición 1:

Cuando la llave está en Posición 2:

De las ecuaciones 1 y 2, obtenemos:

Dado que Ra, Rb, S1 y S2 son conocidos, el valor de Rx puede determinarse mediante:

Resistencia de Bucle =

Si "r" es la resistencia del cable por metro de longitud, la distancia del fallo desde el extremo de prueba es:

4. Prueba de Solapamiento a Tierra (Earth Overlap Test)

En la prueba de solapamiento a tierra, se realizan dos mediciones (en lugar de una como en Blavier). La primera medición es R1 (entre línea y tierra, desde el extremo de prueba al extremo lejano aterrado). La segunda es R2 (entre línea y tierra, desde el extremo lejano al extremo de prueba aterrado). Ambas son iguales a:

Como en la prueba de Blavier, suponemos que conocemos la resistencia real del cable antes del fallo, que es R.

R = r₁ + r₂

5. Prueba de Circuito Abierto

El fallo de circuito abierto puede ocurrir cuando el cable se sale de su empalme o se rompe. Este fallo puede rastrearse mediante prueba de capacidad. La capacitancia del cable defectuoso se mide desde ambos extremos mediante galvanómetro balístico o método de puente. La capacitancia del cable a tierra es proporcional a la longitud del cable.

6. Prueba de Caída de Potencial

En la prueba de caída de potencial, amperímetro, voltímetro, resistencia variable (reóstato) y batería se conectan como se muestra para hallar la ubicación del fallo en el cable. Esta prueba se realiza con ayuda de un cable sano que discurre junto al defectuoso.

La distancia al punto de fallo puede darse como:

Donde:

V₁ y V₂ = lecturas del voltímetro en puntos A y B;
L = longitud del núcleo defectuoso
X = longitud del núcleo entre fallo y extremo de prueba A.

Añadiremos más pruebas y técnicas en esta publicación para encontrar fallos en cables. Mantente atento. Gracias.

También puedes leer:

• Resistencia de Aislamiento de un Cable | ¿Por qué se Aíslan los Cables?
• ¿Por qué los Cables de Transmisión de Potencia están Flojos en Postes y Torres?
• ¿Por qué los Cables Coaxiales están Altamente Aislados?
• Ferrita: Pequeño Cilindro en Cables de Alimentación. ¿Por qué?
• Calculadora de Tamaño de Cable Eléctrico (Cobre y Aluminio)
• Calculadora de Tamaño de Cable e Hilo en AWG
• Cómo Encontrar el Tamaño Adecuado de Cable e Hilo para Instalación de Cableado Eléctrico

¡Introduce tu email para recibir las últimas actualizaciones como esta!