ANÁLISIS FORENSE DE FALLAS EN ACCESORIOS DE CABLES: LA PRESENCIA DE ÓXIDO NÍTRICO COMO INDICIO CLAVE DE DEGRADACIÓN

Puntualmente, la ingeniería eléctrica forense se define como una rama de la ingeniería, especializada en la investigación de fallas que involucran a la electricidad o al equipamiento asociado, mediante la observación analítica, mediciones y pruebas.

Analisis de cables

En las bases técnicas de las investigaciones de causa raíz de fallas sobre accesorios de cables instalados, una ruptura dieléctrica del tipo electroquímica, deberá arrojar claros indicios (evidencias).

La presencia de descargas parciales descomponen los materiales produciendo ozono y óxidos de nitrógeno, que a su vez, favorecen la aparición de más descargas. Al mismo tiempo, un posterior ingreso de humedad, traerá aparejado la formación de ácido nítrico, y por último, trazas de carbón por sobre-temperatura localizada.

Todas estas reacciones químicas, terminarán alterando y degradando la composición del material aislante del accesorio.

Análisis forense de fallas

El mecanismo de degradación

La presencia de descargas parciales en accesorios de cables, reduce las propiedades dieléctricas de todo el sistema aislante. Con coronas aún de baja energía, pero expuestas durante largos periodos de tiempo, la aislación tenderá a degradarse paulatinamente, pero siempre en ascenso.

Una de las consecuencias de estas descargas en el interior de una aislación, es precisamente la generación de calor, además de radiación ultravioleta, sonido, ozono, ácido nítrico, erosión mecánica de las superficies, y por último los depósitos de carbón que finalmente crearán caminos para activar los arcos eléctricos.

Ingeniería eléctrica forense

El óxido nítrico, la evidencia

El óxido nítrico (NO) (gas), producido por el ozono (O3) y el nitrógeno (N), dejará una aureola blanquecina, que reducirá la resistencia superficial de los materiales que conforman la estructura aislante de todo terminal/empalme, en especial, los tubos de control de campo y de los tubos exteriores.

Además, si una grieta o corte en la cubierta externa, permite la penetración de humedad; de esta manera, y como producto del óxido de nitrógeno generado, y los vapores de agua, se formará indefectiblemente ácido nítrico (HNO3), el cual pasará a dañar la superficie externa de los aislantes.

Oxido Nitrico

Así las cosas, con la combinación de óxido nítrico + humedad, el material ácido resultante (ácido nítrico), se transforma en una substancia altamente corrosiva, de aspecto aceitoso, y cuyo fuerte olor “metálico” deja una nueva evidencia en el accesorio a peritar.

Un poco de teoría sobre el “Efecto Corona”

Corona según IEC, es una forma de descarga parcial, que ocurre en medios gaseosos alrededor de los conductores, independientemente de aquellas otras producidas en medios sólidos o en líquidos aislantes.

Mecanismo de degradación

Para mayor severidad, IEC aclara: “Corona NO debe ser usada como un término general para todas las formas de descargas parciales” (IEC60270 – Nota2).

Un arco eléctrico ocurre dentro de un gas cuando se excede la resistencia dieléctrica de ese gas. Las regiones con intensos gradientes de tensión, pueden causar que el gas cercano se ionice parcialmente y comience a conducir, y es precisamente por este factor, que siempre se deberá tratar de evitar que quede aire atrapado (ocluido) en el interior de las capas de aislación de los accesorios.

Efecto corona

A modo de ejemplo, este fenómeno descargas de baja presión, se produce en forma deliberada (y controlada) en las luces del tipo fluorescentes.

Para la física, la tensión que conduce a la ruptura eléctrica de un gas, se encuentra determinada por la Ley de Paschen.

La Corona o descarga parcial en el aire, se caracteriza por causar el olor a “aire fresco” del ozono, alrededor de los sistemas de alta tensión, como también ocurre durante las tormentas eléctricas.

Si bien el aire es normalmente un excelente aislante, cuando se lo somete a una tensión suficientemente alta (un campo eléctrico de aproximadamente 3 kV / mm), el aire puede comenzar a descomponerse, llegando a ser parcialmente conductor.

Trazas de carbón

Ante un efecto corona, el sonido que el oído humano percibe en forma normal y directa (sin instrumentos), es en realidad el rompimiento de las partículas del aire, por el efecto de la ionización y la concentración de campos (sonido mecánico), y no el sonido de las descargas por corona en sí mismo, lo cual resultaría imposible para los humanos (40 a 100KHz).

Es de comprender que este tipo de fallas, que se exponen inicialmente como del tipo incipientes, generan perturbaciones de altas frecuencias desde el momento de su puesta en servicio, hasta el momento del evento o colapso, y que por ende, es recomendable la implementación de un control preventivo, mediante un escaneo acústico (HF) direccional.

Resumen

La corrosión y la erosión, son procesos que coexisten con las descargas del tipo corona, ya que las mismas generan ozono (O3), que al reaccionar con el nitrógeno del aire generan óxido nítrico.

El óxido nítrico (óxido de nitrógeno o monóxido de nitrógeno), es un gas incoloro con la fórmula (NO), es uno de los principales óxidos del nitrógeno.

Luego, la presencia de humedad afectará la producción de ozono, y conducirá a la formación del corrosivo ácido nítrico (HN03).

Control preventivo

La búsqueda de evidencias de causas raíz de fallas en accesorios de cables, tiene así su basamento en determinar la presencia de óxido nitroso (nubes blancas) y de rastros de ácido nítrico (aceitoso, de olor profundo metálico). Si esto existe, se deberá entender, que en dicho accesorio ha quedado aire atrapado, y le ha ingresado humedad en tiempos previos al siniestro.

Más información: www.inducor.com.ar

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