Me temo que demasiados inspectores eléctricos están ignorando el gorila de 400 kilos llamado efecto corona. También ignoran la utilización del ultrasonido para inspecciones eléctricas. Efectivamente, es una postura difícil. Pero son incontables los técnicos que he entrevistado en ferias comerciales, conferencias o en mis salones de clases que reconocen que no les interesa utilizar el ultrasonido. O, no les interesa cambiar sus prácticas actuales de inspección. Incluso otros reconocen que simplemente no están familiarizados con el ultrasonido en las inspecciones eléctricas para detectar arqueo, seguimiento o descarga corona.

Comencemos pues con una sencilla teoría. Piense en una imagen ilustrando ondas de sonido moviéndose a través del aire, vibrando a través de grandes distancias. Estas ondas son conocidas como ondas sonoras. La cantidad de las ondas sonoras determina la frecuencia. La frecuencia se mide en hertz (Hz); un ciclo es 1Hz. El sonido que se percibe por el oído es aural o sónico y el ultrasonido es un sonido por encima del rango de escucha humana. En general, la mayor parte de los humanos escuchan en el rango que va desde los 20 Hz hasta tanto como 20 kilohertz (kHz). El extremo más alto, por supuesto, puede verse limitado por interferencia o sonidos en competencia. Bueno, el mismo concepto es aplicable al utilizar un instrumento/receptor ultrasónico. El ultrasonido es un sonido más allá de los 20,000 Hz. Al efectuar una inspección eléctrica ultrasónica, el técnico de ultrasonido pudiera seleccionar 40 kHz para detectar una anomalía eléctrica (ondas sonoras moviéndose a través del aire). No obstante, si hay presencia de ruidos de fondo u otros sonidos en competencia, la interferencia pudiera limitarse subiendo o bajando la frecuencia en 1 kHz a 3 kHz, permitiendo al usuario detectar y definir la anomalía eléctrica.

Barrido en subestación para búsqueda de anomalías eléctricas utilizando instrumento de ultrasonido con cono de rango largo. (Fotografía cortesía de Ultra-Sound Technologies, Woodstock, Ga.)

Estudiante utilizando instrumento de ultrasonido con cono de rango largo, izquierda, y otro utilizando plato parabólico e instrumento de ultrasonido, derecha, para detectar descargas de corona. (Fotografía cortesía de Ultra-Sound Technologies, Woodstock, Ga.)

Los comentarios anteriores me dicen lo mucho que los técnicos electricistas utilizan las cámaras infrarrojas (IR). Esto no es malo, pero, la implementación del ultrasonido en su programa infrarrojo sería un complemento para su programa IR. El ultrasonido, a diferencia del IR, no requiere una clara línea visual. El ultrasonido puede utilizarse también para hacer un barrido en las uniones de las puertas antes de abrir un tablero (dependiendo del voltaje) o bien puede utilizarse para hacer un barrido de una subestación antes de tener acceso a la misma. Los expertos me dicen que antes de abrirlas, a todos los tableros eléctricos de 480v y mayores debe hacérseles un barrido con ultrasonido.

Digamos que usted trabaja en una siderúrgica. Después de vestirse adecuadamente con su equipo de protección personal (según normativas de IAW NFPA-70E), usted se desplaza al piso de producción y apunta su cámara IR hacia las boquillas por encima de un transformador de bajada de alto voltaje y no detecta calor. No hay anomalía palpable. Sin embargo, usted apunta su instrumento de ultrasonido con un adaptador de rango largo o reflector parabólico a esa misma boquilla por encima del transformador y detecta la presencia de corona. Esto es debido a que el IR no detecta efecto corona por debajo de los 240 kilovoltios (kV); no obstante, ¡el ultrasonido detecta efecto corona a 1kV o más!

Visité un laboratorio de General Electric en Hartford, Connecticut, hace 20 años. Estaba allí para proporcionarle al laboratorio un instrumento de ultrasonido para que ellos probaran la teoría de cuándo el ultrasonido detecta la presencia de efecto de corona. La prueba se desarrolló en un laboratorio a prueba de sonido protegido con paneles de vidrio. Adentro de laboratorio, se le aplicó energía eléctrica a un hilo de un cable eléctrico trenzado de una pulgada, pero no una vez, sino varias veces. A los 950 V, 975 V y a los 1000 V (1kV), pudo escucharse un sonido semejante a cuándo se está dorando tocineta, y sin embargo cada una de las veces se detectó efecto corona, incluso a los 1000 V (1kV).

¿Está usted familiarizado con los grandes incendios? Aprendí que cuando la fuerza potencial del campo eléctrico alcanza los 1000 V (1kV) por centímetro, ocurre en los objetos una descarga puntual o descarga corona, particularmente en objetos puntiagudos, tales como un apartarrayos, o incluso en una rebaba (objeto puntiagudo) en un tornillo de un conector de cable eléctrico. Esta es razón de más para realizar estas tareas periódicas del mantenimiento.

Los subproductos del efecto corona son ozono, carbón, óxido nítrico 1 y luz ultravioleta. El efecto corona es un deterioro continuo, por lo tanto, cuando sea detectado debe eliminarse o corregirse.

¿Sabía usted que en muchos casos, las anomalías eléctricas pueden verificarse a través de ultrasonido? La Ultrasonic Down Conversion™ [Conversion Ultrasónica Descendiente (UDC™)] tiene que ver con tomar la señal de alta frecuencia que se ha convertido a una señal de baja frecuencia y diagnosticar la condición a través del análisis de la señal. Puede utilizarse la UDC para monitorear la condición de un rodamiento, como puede ser la pista interna o externa o defectos en las bolas. El sonido pregrabado de una descarga eléctrica puede utilizarse para identificar corona, arqueo, o seguimiento. Por ejemplo, al utilizarse un instrumento de ultrasonido, se toma el sonido desde el conector de los audífonos o conector de salida de la mayoría de los instrumentos ultrasónicos y esta señal de baja frecuencia (20 kHz o menos) puede analizarse de manera muy similar a un analizador de vibraciones mediante el análisis de la señal (FFT o forma de onda en el tiempo).

En mis cursos de ultrasonido, me esmero por identificar corona, arqueo o seguimiento. Utilizando un transformador de un letrero luminoso de neón detrás de un escudo protector, los alumnos pueden escuchar corona, arqueo o seguimiento. Se muestra el video de una cámara de corona que identifica la corona como se aprecia a través de las lentes ultravioleta. Más importante aún, es que los asistentes pueden ver una cantidad de puntos blancos en el video que representan la ionización. A mí me gusta describir esto como un “rocío de corona” o “lluvia de corona”. Con esto los técnicos pueden “ver” lo que están escuchando. Aún cuando la cámara de corona proporciona una vista fenomenal del efecto corona, al igual que en el infrarrojo, requiere una clara línea visual.

El video de corona advierte a los técnicos de manera inherente no acercarse demasiado, ni pasarse más allá del frente del tablero ni aproximarse demasiado a una anomalía. No obstante, muchos no están conscientes del campo de ionización que puede estar hurgando a varios centímetros de la anomalía. Este campo lo calculé en aproximadamente de 30 a 35 cm de distancia de la anomalía en casos que estaba viendo ejemplos de corona en video, dependiendo del voltaje y la severidad.

El efecto corona ocurre no solamente en conmutadores o subestaciones en plantas de energía por encima del suelo, sino también en instalaciones subterráneas. Lo podemos ver donde existe un rápido deterioro de la estructura por envejecimiento. Tomemos como ejemplo un incendio subterráneo en primavera de 2013 en el centro de la ciudad de Atlanta, GA. Causó una explosión tan poderosa que hizo volar una docena de tapas de puertos-hombre a varios metros de altura. El vocero de la empresa eléctrica dijo que las cuadrillas estaban trabajando bajo el suelo efectuando reparaciones cuando se prendieron los cables y la acumulación de presión causada por el incendio causó que varias tapas de puertos-hombre volaran por los aires. Afortunadamente no hubo lesiones personales.

Esto sucede realidad más de lo que usted cree o pueda leer. Haga una búsqueda en la Internet utilizando las palabras clave “incendio en tapas de puertos-hombre”. Al igual que me sucedió a mí, encontrará eventos que suceden con más frecuencia de lo que cree. Pero, esa historia la dejamos para otro día.

Deje de ignorar al gorila de los 400 kilos – hoy mismo inicie una inspección eléctrica con ultrasonido.

VIDEO:

El barrido eléctrico con ultrasonido requiere movimientos lentos y deliberados, ya sea que esté haciendo un barrido de conmutadores o subestaciones. El efecto corona detectado con ultrasonido se muestra en el gabinete de medición antes de abrirlo. (Créditos del video: Jim Hall y Roger Beaty, Ultra-Sound Technologies (subestación), y Departamento de Obras Públicas de Holland, Holland, Michigan (video de corona).)

Conversión Ultrasónica Descendiente™ utilizada para mostrar corona mediante análisis de la señal. Note los elevados picos a 120 Hz y los medios picos a 60 Hz. (Fotografía cortesía de Ultra-Sound Technologies, Woodstock, Ga.)

Nota: Quisiera felicitar a la Empresa de Servicios Públicos de Arizona (APS) por ganarse el Premio Uptime al Mejor Programa de Confiabilidad en el Mantenimiento Eléctrico donde se incluye un programa acústico increíble. ¡En APS no existe el gorila de los 400 kilos!

Jim Hall es Presidente de Ultrasound Technologies Training Systems (USTTS). Tiene más de 20 años de experiencia y se trata de una empresa “neutral a proveedores” que proporciona entrenamiento y consultoría ultrasónica en sitio. USTTS proporciona Certificación de Ultrasonido Aéreo de nivel Asociado, Nivel I y Nivel II. También es el autor de un boletín quincenal gratuito titulado “Ultrasonic War Stories”.