Medición de Descargas Parciales en Cables de Media Tensión
Guía técnica integral sobre diagnóstico preventivo de sistemas eléctricos mediante medición de descargas parciales según IEC 60270 e IEEE 400.3
Las descargas parciales representan uno de los indicadores más confiables del estado del aislamiento en cables de media tensión. La capacidad de detectar, medir e interpretar correctamente estos eventos transitorios ha transformado el mantenimiento de sistemas eléctricos de distribución, permitiendo la transición de estrategias reactivas a modelos verdaderamente predictivos.
Este documento proporciona una guía técnica exhaustiva sobre la medición de descargas parciales en cables de media tensión, abordando desde los fundamentos teóricos hasta la implementación práctica de programas de mantenimiento basados en condición. El enfoque está en las técnicas de medición online según IEEE 400.3, complementadas con métodos offline cuando necesario, y la interpretación de patrones PRPD para diagnóstico preciso.
Los cables de media tensión (típicamente 5-35 kV) constituyen la columna vertebral de los sistemas de distribución eléctrica industrial y comercial. Un fallo catastrófico en estos cables puede resultar en interrupciones prolongadas, daños a equipos asociados, riesgos de seguridad y costos de reparación significativos. La medición de descargas parciales permite anticipar estos fallos con meses o incluso años de anticipación, optimizando la planificación de reemplazos y minimizando el impacto operacional.
🔵 Beneficios del Diagnóstico PD
- Detección Temprana: Identifica deterioro 5-10 años antes del fallo
- Sin Interrupciones: Medición online permite evaluación sin corte de servicio
- Localización Precisa: Triangulación permite ubicar defectos con ±100 m
- Cuantificación Objetiva: Métricas numéricas (mV, pC) para seguimiento
- Costo-Efectividad: ROI típico 3-5 años en programas predictivos
1. Fundamentos de las Descargas Parciales
1.1. Definición Normativa IEC 60270
Según la norma IEC 60270:2025 (High-voltage test techniques – Partial discharge measurements), una descarga parcial se define formalmente como:
«Una descarga eléctrica localizada que sólo puentea parcialmente el aislamiento entre conductores y que puede o no ocurrir adyacente a un conductor»
Interpretación técnica: Una PD es un evento transitorio de ionización que ocurre en una región confinada del aislamiento (típicamente una cavidad gaseosa, interfase o punto de concentración de campo eléctrico) donde el esfuerzo dieléctrico local excede la rigidez del medio. A diferencia de una ruptura dieléctrica total, la PD no establece un camino conductor completo entre electrodos, pero libera energía suficiente para causar degradación progresiva del material aislante.
1.2. Física del Fenómeno
⚙️ Fase 1: Ionización Inicial
- Duración: < 1 nanosegundo
- Mecanismo: Cascada de Townsend
- Energía típica: 13.6 eV (ionización aire)
- Libre camino medio: 0.1-1 μm
- Resultado: Formación de canal plasma
🔥 Fase 2: Conducción
- Duración: 0.1-10 ns
- Corriente pico: mA a Amperios
- Temperatura local: > 1000 K
- Generación: Campos E radiativos
- Medición: Impulsos de alta frecuencia
| Parámetro | Símbolo | Rango Típico | Significado Físico |
|---|---|---|---|
| Voltaje de incepción | PDIV | 1.2-2.5 U₀ | Umbral para inicio de PD continua |
| Voltaje de extinción | PDEV | 0.7-0.9 PDIV | Umbral para cese de PD |
| Carga aparente | Q (pC) | 1-1000 pC | Magnitud medida del evento |
| Tasa de repetición | f_PD | 50-60 Hz | Frecuencia de eventos por ciclo |
| Duración del pulso | t_p | 1-100 ns | Tiempo de conducción del plasma |
1.3. Clasificación de Descargas Parciales
🔴 Tipo 1: Descarga Parcial Interna (Cavidades)
Ubicación: Dentro de cavidades gaseosas en aislamiento sólido (XLPE/EPR).
Causas principales:
- Vacíos de fabricación durante proceso de extrusión (típicamente 0.1-5 mm)
- Cavidades secundarias por envejecimiento térmico o ciclos mecánicos
- Espacios dejados por water trees que posteriormente se secan
- Degradación localizada por sobrecargas térmicas repetidas
- Contaminación durante instalación (humedad, partículas)
Características medibles:
- Patrón PRPD: Dos picos simétricos en 0° y 180° (máximos de voltaje AC)
- Magnitud: Variable desde < 5 pC (incipiente) hasta > 500 pC (severa)
- Distribución angular: Típicamente < 60° alrededor de picos
- Progresión temporal: Lenta en fase inicial (años), acelerada en fase final (meses)
🟡 Tipo 2: Descarga Parcial Externa (Corona)
Ubicación: En el aire alrededor de conductores expuestos cuando el campo eléctrico excede la rigidez dieléctrica del aire (≈ 3 kV/mm a nivel del mar).
Ubicaciones típicas en cables MT:
- Bornes de terminales sin apantallamiento o cono deflector inadecuado
- Superficies metálicas con geometría irregular (puntas, aristas vivas)
- Conectores con tornillería mal apretada o corroída
- Pantallas semiconductoras cortadas incorrectamente (borde irregular)
- Distancias de fuga insuficientes en bushings
Características:
- Visible: Luz violeta en oscuridad (emisión espectral 337 nm)
- Audible: Zumbido característico (50-60 Hz + armónicos)
- Generación de ozono: Olor característico (O₃ producido por descarga)
- Patrón PRPD: Distribución amplia, poco estructurada, asimétrica
- Magnitud variable: Depende fuertemente de condiciones ambientales (humedad, presión)
🟢 Tipo 3: Descarga Parcial Superficial
Ubicación: En interfases entre materiales dieléctricos de diferente permitividad, o entre dieléctrico y conductor.
Ubicaciones críticas en sistemas de cables:
- Interfase aislamiento XLPE / capa semiconductora (semicon)
- Superficie de terminales con contaminación (sal, polvo conductor)
- Empalmes con masilla inadecuada o aplicación defectuosa
- Espacios entre capas de aislamiento en cables antiguos papel-aceite
- Defectos en conos deflectores de stress (terminales, empalmes)
Características medibles:
- Patrón PRPD: Concentración alrededor de 90° y 270° (pasos por cero de voltaje)
- Densidad: Muy alta concentración de eventos (miles por segundo)
- Magnitud: Típicamente moderada (10-200 pC)
- Progresión: Rápida hacia degradación severa si no se mitiga
- Riesgo: Precursor común de árboles eléctricos
1.4. Mecanismos de Degradación del Aislamiento
Cada evento de descarga parcial, aunque microscópico en escala temporal (nanosegundos) y espacial (micrones), causa daño acumulativo al aislamiento mediante cuatro mecanismos interdependientes que actúan sinérgicamente:
⚛️ 1. Bombardeo Iónico
Los iones acelerados en el campo eléctrico impactan la superficie del aislamiento con energías cinéticas significativas.
- Energía típica: 10-100 eV por ion
- Efecto: Rotura de enlaces C-H, C-C en XLPE
- Resultado: Formación de radicales libres reactivos
- Consecuencia: Degradación molecular del polímero
🔥 2. Degradación Térmica
El plasma de descarga alcanza temperaturas extremadamente elevadas localizadas.
- Temperatura local: 1000-3000 K (transitoria)
- Efecto: Fusión superficial del XLPE (punto fusión ~135°C)
- Resultado: Carbonización progresiva del material
- Consecuencia: Formación de caminos conductores parciales
💡 3. Radiación Ultravioleta
La descarga emite fotones UV con energía suficiente para iniciar reacciones fotoquímicas.
- Longitud de onda: 200-400 nm (UV-B, UV-C)
- Energía fotónica: 3-6 eV (supera enlaces C-H: ~4 eV)
- Efecto: Fotodisociación de cadenas poliméricas
- Consecuencia: Aceleración de degradación química
⚡ 4. Estrés Mecánico
La expansión rápida del gas ionizado genera ondas de presión en la cavidad.
- Presión pico: Varios MPa (transitoria)
- Efecto: Tensiones mecánicas localizadas
- Resultado: Propagación de microgrietas
- Consecuencia: Aumento del volumen de cavidad (retroalimentación positiva)
⚠️ Modelo Cinético de Degradación – CIGRE TB 182
La correlación entre magnitud de PD y vida útil remanente del aislamiento ha sido extensamente estudiada. CIGRE Technical Brochure 182 propone un modelo empírico ampliamente validado:
Donde:
- Q: Magnitud de PD en picocoulombs (pC)
- a: Constante dependiente del material (típicamente 10⁶-10⁸)
- b: Factor de proporcionalidad (calibrado experimentalmente)
- c: Exponente de degradación (típicamente 1.5-2.0 para XLPE)
Implicación práctica: Si la magnitud Q de PD se duplica, la vida remanente se reduce aproximadamente 60-70% (para c≈1.7). Este comportamiento no-lineal justifica la intervención temprana en programas de mantenimiento predictivo.
2. Medición Online (En Línea)
2.1. Concepto y Fundamento
Medición online (también denominada «in-service» o «on-line») se refiere a la técnica de diagnóstico mediante la cual el cable permanece energizado a voltaje operativo nominal (U₀), alimentando su carga normal, sin interrupciones programadas ni desenergización requerida.
| Parámetro | Valor / Condición | Observaciones |
|---|---|---|
| Voltaje aplicado | U₀ operacional (0.9-1.0 U₀) | Voltaje de red, no controlado |
| Frecuencia | 50 o 60 Hz (frecuencia de red) | Incluye armónicos del sistema |
| Carga del cable | Condiciones normales de operación | Temperatura real de servicio |
| Duración medición | 15-30 minutos típico | Monitoreo continuo posible |
| Riesgo operativo | Mínimo (no destructivo IEEE 400.3) | Sin estrés adicional al aislamiento |
✅ Sin Interrupción
- Cable alimenta carga durante medición
- Cero impacto en operación comercial
- Múltiples cables evaluables sin coordinación
- Ideal para circuitos críticos (hospitales, datacenters)
✅ Condiciones Reales
- Detecta defectos activos a U₀ operacional
- Temperatura actual del cable (carga real)
- Efecto de cargas dinámicas y transitorios
- Potencial de tierra real del sistema
✅ No Destructivo
- IEEE 400.3: «No causa estrés adicional»
- Sin riesgo de conversión water→electrical tree
- Sin voltajes de conmutación dañinos
- Repetible sin degradación acumulativa
🔵 IEEE 400.3-2022 Recomendación Oficial
«Online PD measurements are the preferred method for diagnostic testing of cables in service, as they detect operationally active defects without risk of damage to the insulation.»
Esta recomendación se fundamenta en más de 30 años de experiencia documentada y estudios de correlación entre mediciones online y análisis post-mortem de cables fallados, confirmando que las mediciones online proporcionan información predictiva confiable sin introducir riesgos adicionales.
2.2. Sensor HFCT – Principio de Operación
El High Frequency Current Transformer (HFCT) es el sensor más utilizado para mediciones online de PD en cables. Su principio de operación se basa en el acoplamiento inductivo de corrientes transitorias de alta frecuencia generadas por los pulsos de PD.
| Especificación | Valor Típico | Significado / Impacto |
|---|---|---|
| Rango de frecuencia | 100 kHz – 30 MHz | Captura componentes HF de pulsos PD |
| Impedancia salida | 50 Ω | Compatibilidad con cables coaxiales estándar |
| Sensibilidad mínima | 5-10 pC equivalente | Detecta defectos incipientes |
| Diámetro interno | 25-100 mm (modelos variados) | Seleccionar según diámetro del cable de tierra |
| Factor de transferencia | 1-5 mV/mA | Relación señal salida vs corriente primaria |
| Tipo de instalación | Temporal o permanente | Pinza separable o toroide cerrado |
3. Medición Offline (Fuera de Línea)
3.1. Métodos de Medición Offline
Medición offline (también denominada «off-line» o «de-energized») se refiere a técnicas de diagnóstico en las cuales el cable debe ser completamente desconectado de la red eléctrica y alimentado por una fuente de prueba externa controlada. Este método se utiliza como complemento a las mediciones online cuando se requiere:
- Determinación precisa de PDIV (Partial Discharge Inception Voltage)
- Medición de magnitud de PD en picocoulombs (pC) calibrados
- Confirmación de resultados online ambiguos o contradictorios
- Evaluación de cables nuevos antes de la puesta en servicio (commissioning)
- Verificación post-reparación de empalmes o terminales
| Método | Frecuencia | Voltaje Típico | Portabilidad | Severidad |
|---|---|---|---|---|
| 50/60 Hz AC | 50 o 60 Hz (red) | 1.5-3.0 U₀ | Limitada (equipo pesado) | Moderada |
| VLF (Very Low Frequency) | 0.1 Hz (0.01-0.1 Hz) | 1.5-3.0 U₀ | Excelente (portátil) | Severa |
| DAC (Damped AC) | Variable (~100-500 Hz) | 1.5-2.5 U₀ | Moderada | Muy Alta |
| Resonant AC | 50-300 Hz (resonante) | 1.5-2.5 U₀ | Limitada | Moderada-Alta |
🔵 Ventajas Método Offline
- ✓ Magnitud precisa: Medición en pC calibrados según IEC 60270
- ✓ PDIV determinado: Umbral exacto de incepción de PD
- ✓ Control de voltaje: Rampa controlada, múltiples niveles de prueba
- ✓ Sin interferencias: Cable desconectado, mínimo ruido EMI
- ✓ Repetibilidad: Condiciones controladas, reproducibles
🔴 Desventajas Método Offline
- ✗ Interrupción obligatoria: Cable fuera de servicio (horas)
- ✗ Coordinación compleja: Requiere desconexión y permisos
- ✗ Riesgo de daño: Especialmente en cables envejecidos (> 20 años)
- ✗ Costo elevado: Equipos especializados, logística compleja
- ✗ No detecta operativos: Algunos defectos solo activos a U₀ real
3.2. Riesgos Críticos en Cables Envejecidos
⚠️ ADVERTENCIA CRÍTICA: Riesgos en Cables > 20 Años
La aplicación de pruebas offline en cables envejecidos conlleva riesgos documentados y cuantificados. Múltiples estudios (IEEE 400-2012, CIGRE TB 283) han demostrado:
Mecanismo de daño – Conversión de Water Trees a Electrical Trees:
- Water trees: Canales llenos de agua en XLPE (típicos en cables > 15 años). Son relativamente benignos a U₀.
- Voltaje elevado offline: El estrés eléctrico a 1.5-3.0 U₀ puede ionizar el agua en los canales.
- Conversión catastrófica: Water tree → Electrical tree (carbonizado, conductor parcial).
- Resultado: Cable que era «funcional» antes de la prueba ahora tiene defecto severo.
📋 Recomendación IEEE 400.3-2022: «Para cables en servicio > 15 años, preferir mediciones online. Si offline es necesario, considerar VLF en lugar de 50/60 Hz, y limitar voltaje a 1.5 U₀ máximo.»
Procedimiento Offline Recomendado (Con Precauciones)
PRE-PRUEBA: Evaluación de Riesgo Obligatoria
- Revisar edad del cable: ¿> 25 años? → Riesgo muy alto
- Revisar historial PD previo: ¿Nivel alto online? → No hacer offline
- Evaluación visual del estado: ¿Terminales deteriorados? → Riesgo alto
- Consultar con gestión de riesgos: ¿Cable crítico? → Evaluar alternativas
- Si riesgo evaluado es alto → NO PROCEDER con prueba offline
PASO 1: Preparación del Circuito (30 min)
- Desconectar cable de ambos extremos (abrir seccionadores)
- Verificar ausencia de voltaje con detector sin contacto + puesta a tierra temporal
- Cortocircuitar los tres conductores de fase en un extremo
- Verificar continuidad de puesta a tierra entre extremos (< 1 Ω)
- Instalar capacitor de acoplamiento (típicamente 10 nF) según IEC 60270
- Conectar detector PD calibrado (impedancia medición 50 Ω o 100 Ω)
- Conectar fuente de prueba (VLF o 50/60 Hz según plan)
PASO 2: Verificación Pre-Medición (15 min)
- Medir resistencia de aislamiento con megohmetro (1-5 kV DC)
- Criterio de aceptación: R > 100 MΩ (típicamente > 1 GΩ para cables nuevos)
- Si R < 100 MΩ → NO PROCEDER (aislamiento comprometido, riesgo falla)
- Verificar calibración completa del sistema PD con calibrador interno
- Verificar nivel de ruido de fondo < 5 pC (con cable desenergizado)
PASO 3: Rampa de Voltaje Controlada (20 min)
- Aumentar voltaje lentamente: ~100 V/segundo (no más rápido)
- Sin registrar datos de PD en esta fase (solo monitoreo visual)
- Observar comportamiento del cable: corriente de fuga, temperatura
- Si se detecta aumento abrupto de corriente → DETENER inmediatamente
- Alcanzar 1.5 U₀ (cables envejecidos) o 2.0 U₀ (cables nuevos/recientes)
PASO 4: Período de Activación (15-20 min)
- Mantener voltaje constante a nivel seleccionado (1.5-2.0 U₀)
- Objetivo: Dar tiempo a ionización electrónica para activar defectos dormant
- ⚠️ NO prolongar más de 20 minutos (riesgo de daño acumulativo)
- Monitorear temperatura superficial del cable (termografía IR si disponible)
PASO 5: Medición de PD (5-10 min)
- Reducir voltaje a 1.5 U₀ si estaba a 2.0 U₀
- Esperar 2-3 minutos para estabilización
- Iniciar adquisición de datos PD: 15-60 segundos típicamente
- Registrar: Magnitud máxima (pC), magnitud promedio, tasa de repetición
- Generar gráfico PRPD para interpretación posterior
PASO 6: Reducción Segura de Voltaje (10 min)
- Reducir voltaje lentamente a cero: ~50-100 V/segundo
- ⚠️ NUNCA desconectar abruptamente (riesgo de sobrevoltaje transitorio)
- Permitir descarga completa del cable (esperar 5 minutos mínimo)
- Verificar con detector de voltaje que U = 0 V antes de tocar
- Aplicar puesta a tierra temporal antes de desconectar equipos
💡 Online vs Offline: Cuándo Usar Cada Método
| Situación | Método Preferido | Justificación |
|---|---|---|
| Diagnóstico rutinario | Online | Sin interrupción, no destructivo |
| Cable > 20 años | Online exclusivamente | Riesgo inaceptable offline |
| Resultado online ambiguo | Offline confirmatorio | Cuantificación precisa necesaria |
| Cable nuevo (< 5 años) | Offline aceptable | Riesgo bajo, PDIV importante |
| Post-reparación | Offline VLF | Verificación calidad trabajo |
4. Interpretación de Patrones PRPD
El gráfico PRPD (Phase Resolved Partial Discharge) es la herramienta fundamental para la interpretación del tipo y severidad de defectos en el aislamiento. Este gráfico representa la relación entre la fase del voltaje AC aplicado (eje X: 0-360°) y la magnitud de cada evento de PD detectado (eje Y: típicamente en mV para online, pC para offline).
Cada tipo de defecto genera un patrón característico reconocible, resultado de la física subyacente del fenómeno de descarga. La capacidad de identificar correctamente estos patrones es crítica para:
- Diagnóstico del tipo de defecto: Cavidad interna, superficie, corona, árbol eléctrico
- Evaluación de severidad: Incipiente, moderado, severo, crítico
- Localización aproximada: Cable vs. terminal vs. empalme vs. equipo asociado
- Pronóstico de vida útil: Tiempo estimado hasta fallo basado en tendencia
- Decisión de acción: Monitoreo, planificación reemplazo, acción inmediata
📊 Anatomía del Gráfico PRPD
4.1. Patrón Tipo 1: Cavidad Interna
🔴 Características del Patrón
- Forma visual: Dos picos simétricos, uno en semiciclo positivo (0°) y otro en negativo (180°)
- Distribución angular: Estrecha, típicamente < 60° alrededor de cada pico
- Simetría: Alta simetría entre ambos picos (magnitud similar ±20%)
- Magnitud: Consistente en cada ciclo, baja dispersión
- Densidad: Moderada, típicamente 10-100 eventos/segundo
⚙️ Física Subyacente
- Causa: Cavidad gaseosa (aire) dentro de XLPE sólido
- Mecanismo: Campo eléctrico en cavidad > rigidez aire (3 kV/mm)
- Secuencia: Descarga en pico positivo carga la cavidad → se invierte → descarga en pico negativo
- Simetría explicada: Geometría regular de cavidad → comportamiento simétrico
- Evolución: Cavidad crece lentamente por erosión → magnitud aumenta
📊 Escala de Severidad para Cavidad Interna
| Nivel | Magnitud Online | Magnitud Offline | Evaluación | Acción |
|---|---|---|---|---|
| Incipiente | < 10 mV | < 20 pC | Cavidad muy pequeña (< 1 mm) | Monitoreo anual |
| Pequeña | 10-50 mV | 20-100 pC | Cavidad 1-3 mm | Monitoreo semestral |
| Moderada | 50-150 mV | 100-500 pC | Cavidad 3-5 mm | Monitoreo trimestral |
| Grande | 150-500 mV | 500-2000 pC | Cavidad > 5 mm o múltiple | Planificar reemplazo 1-2 años |
| Crítica | > 500 mV | > 2000 pC | Transición a árbol eléctrico | ACCIÓN INMEDIATA |
4.2. Patrón Tipo 2: Descarga Superficial
🟢 Características del Patrón
- Forma visual: Concentración en pasos por cero del voltaje (90° y 270°)
- Distribución angular: Muy amplia, puede abarcar 60-120° alrededor de cada paso por cero
- Densidad: MUY ALTA, miles de eventos por segundo
- Magnitud: Variable, típicamente moderada (10-200 pC)
- Asimetría: Frecuentemente asimétrico entre 90° y 270°
⚙️ Física Subyacente
- Causa: Interfase entre materiales de diferente permitividad (XLPE/semicon)
- Mecanismo: Campo tangencial en superficie excede umbral de ionización
- Timing explicado: Máxima componente tangencial ocurre en pasos por cero de voltaje
- Alta densidad: Múltiples sitios de inicio en superficie (no un solo punto)
- Riesgo: Precursor común de árboles eléctricos (transición rápida)
⚠️ Importancia Crítica de Descargas Superficiales
Las descargas superficiales son particularmente peligrosas porque:
- Progresión rápida: Pueden evolucionar a árbol eléctrico en meses (no años como cavidades)
- Daño directo al aislamiento: Erosión superficial carbonizada crea caminos conductores
- Difíciles de remediar: A diferencia de corona (externa), no se pueden eliminar fácilmente
- Asociadas con terminales/empalmes: Típicamente defectos de instalación o envejecimiento de accesorios
📋 Recomendación: Cualquier patrón superficial confirmado requiere acción correctiva dentro de 6-12 meses máximo, independientemente de la magnitud.
4.3. Patrón Tipo 4: Árbol Eléctrico ⚠️ CRÍTICO
PATRÓN CRÍTICO: Árbol Eléctrico Avanzado
Características visuales:
- ✗ Eventos en TODOS los ángulos (0-360°)
- ✗ Densidad EXTREMADAMENTE alta (> 1000/seg)
- ✗ Magnitudes muy variables (caóticas)
- ✗ Sin estructura reconocible clara
- ✗ Amplitud puede ser muy alta (> 1000 mV)
Significado físico:
- ⚡ Árbol eléctrico ramificado avanzado
- ⚡ Múltiples canales conductores parciales
- ⚡ Carbonización extensiva del XLPE
- ⚡ Reducción severa de espesor efectivo
- ⚡ Fallo inminente (semanas/meses)
🚨 ACCIÓN INMEDIATA REQUERIDA:
- Notificar a gestión de operaciones inmediatamente
- Planificar reemplazo de emergencia (< 4 semanas)
- Evaluar cable de respaldo o ruta alternativa
- Incrementar inspecciones visuales (semanal)
- Preparar plan de contingencia para fallo súbito
- NO realizar más pruebas offline (riesgo precipitar fallo)
5. Implementación de Programas de Mantenimiento Predictivo Basado en PD
La transición de modelos reactivos a predictivos representa un cambio paradigmático en la gestión de activos de distribución eléctrica. Basados en la capacidad de medir y proyectar el estado del aislamiento mediante PD, las empresas pueden optimizar la inversión en reemplazos, minimizar interrupciones y mejorar la confiabilidad operativa.
Matriz de Decisión Integrada
| Nivel | Rango PD Online | Tendencia Anual | Edad Crítica | Acción Recomendada | Plazo Máximo |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 - Verde | < 10 mV | Estable o < 5% | Cualquiera | ✓ Continuar operación | Monitoreo anual |
| 2 - Amarillo | 10-50 mV | 5-15% / año | < 20 años | → Monitoreo regular | Semestral |
| 3 - Naranja | 50-150 mV | 15-40% / año | 15-25 años | ✦ Planificar reemplazo | 3-5 años |
| 4 - Rojo | 150-500 mV | 40-100% / año | > 20 años | !! Reemplazo próximo | 12-18 meses |
| 5 - Crítico | > 500 mV | > 100% / mes | Cualquiera | 🚨 ACCIÓN INMEDIATA | 4-8 semanas |
6. Marcos Normativos
El diagnóstico de descargas parciales está normado por organismos internacionales con estándares rigurosos que aseguran reproducibilidad, calibración e interpretación consistente de resultados.
🔵 IEC 60270:2025
High-voltage test techniques – Partial discharge measurements
- Alcance: Definiciones, medición, calibración de PD
- Contenido: Métodos offline (50/60 Hz, VLF, DAC), geometrías calibración
- Actualización: 2025 (versión más reciente)
- Uso: Estándar global para laboratorios de prueba PD
- Referencia obligatoria para mediciones offline calibradas en pC
🟢 IEEE 400.3-2022
Field Diagnostic Testing of Power Cables
- Alcance: Procedimientos de diagnóstico en cables en servicio
- Contenido: Mediciones online PD, procedimientos seguridad, interpretación
- Novedad 2022: Capítulo extenso sobre online PD measurements
- Enfoque: Práctico, basado en experiencia de campo
- Recomendación clave: Online es preferido para cables en servicio
🟣 CIGRE TB 182:2012
Condition Assessment of Power Cables
- Alcance: Evaluación estado aislamiento, pronóstico vida útil
- Contenido: Modelos degradación PD, análisis tendencias
- Aporte: Correlaciones empíricas magnitud PD vs vida remanente
- Valor único: Herramienta más completa para pronóstico
- Aplicación: Toma decisiones reemplazo preventivo
🟠 CIGRE TB 283:2014
Risk Assessment of Insulation Degradation
- Alcance: Evaluación riesgos en cables con degradación conocida
- Contenido: Metodología análisis riesgo, probabilidad fallo
- Aplicación: Cuantificación económica de intervenciones
- Valor: Justificación técnica para inversiones preventivas
- Relevancia: Argumento económico para programas PD
🔴 IEC 60076-3:2013
Measurement of Acoustic Emissions from PD
- Alcance: Detección acústica de descargas parciales
- Contenido: Metodología ultrasónica, calibración transductores
- Ventajas: Complementario a medición eléctrica, localización espacial
- Limitación: Requiere acceso físico directo
- Aplicación: Investigación de PD en equipos cerrados
🔷 ASTM D3756-99
Measurement of Ozone-Cracking in Elastomers
- Alcance: Degradación acelerada por PD/ozono
- Contenido: Protocolos envejecimiento acelerado
- Relevancia: Validación correlaciones PD-vida útil
- Aplicación: Estudios laboratorio, caracterización materiales
- Valor: Fundamentación teórica de degradación
6.1. Comparación de Estándares Principales
| Aspecto | IEC 60270 | IEEE 400.3 | CIGRE TB 182 |
|---|---|---|---|
| Enfoque | Laboratorio (offline) | Campo (online) | Pronóstico (tendencia) |
| Magnitud medida | pC (picocoulombs) | mV (milivolts) | Relativo (pC o mV) |
| PDIV determinado | ✓ Sí (preciso) | ✗ No (operativo) | - No aplicable |
| Riesgo daño | Moderado (>20 años) | Nulo | N/A (análisis) |
| Costo | Alto ($3-5k/test) | Bajo ($500-1k/test) | Bajo (análisis datos) |
| Repetibilidad | Alta (controlado) | Moderada (campo) | Alta (matemática) |
| Recomendación uso | Post-reparación, comisioning | Rutina, progresión | Pronóstico, inversión |
Conclusión:
La medición de descargas parciales ha evolucionado de un análisis teórico especializado a una herramienta esencial de ingeniería práctica para la gestión de sistemas de distribución eléctrica modernos.
📋 Síntesis de Hallazgos Principales
- Capacidad predictiva comprobada: PD permite anticipar fallos 5-10 años antes, con correlaciones empíricas validadas (CIGRE TB 182, IEEE 400-2012).
- Método online es preferido: IEEE 400.3 confirma que mediciones en línea son no-destructivas, detectan defectos operacionales reales, y no requieren interrupciones.
- Interpretación estructurada es crítica: Patrones PRPD distintivos permiten clasificación de defectos (cavidad/superficial/árbol), esencial para decisiones técnicas.
✅ Recomendaciones para Implementación
- Fase 1 (Meses 1-3): Adquisición de equipos, capacitación de personal. Mediciones baseline en 5-10 cables críticos.
- Fase 2 (Meses 4-12): Expansión a 20-30 alimentadores. Establecimiento de matriz decisión. Primeros ahorros detectables.
- Fase 3 (Años 2+): Optimización del programa, integración con SCADA/control, analytics automático, expansión a 100+ cables.
- Capacitación continua: Personal debe entender física, procedimientos IEEE/IEC, interpretación PRPD, análisis de riesgos.
- Validación cruzada: Análisis espectral + offline confirmatorio para hallazgos sospechosos (evita falsos positivos costosos).
🔮 Perspectivas Futuras
- Automatización de mediciones: Sensores permanentes con transmisión inalámbrica permiten monitoreo continuo 24/7 (tendencia emergente).
- Machine Learning en interpretación: Algoritmos de clasificación automática de patrones PRPD, reduciendo dependencia de experiencia humana.
- Integración con Digital Twin: Modelos virtuales de sistemas permitirán simulación de degradación y optimización de reemplazos.
- Estándares en evolución: IEC 60270:2025 y futuras versiones incorporarán técnicas emergentes (acústica, termografía, tiempo de vida modelado).
- Sostenibilidad: Diagnóstico PD permite extender vida útil de cables, reduciendo residuos y consumo de materias primas.