En terrenos húmedos, un cable XLPE puede parecer en perfecto estado durante años y aun así estar envejeciendo desde el interior.

El fenómeno de la formación de árboles de agua se denomina así por su lento proceso. La humedad, la contaminación iónica y el estrés eléctrico actúan conjuntamente dentro del aislamiento hasta que se desarrollan pequeñas estructuras con forma de árbol, y la mayoría de las veces no se observa nada desde el exterior.

Lento e invisible es una combinación incómoda, por lo que conviene abordar el tema en la fase de diseño en lugar de después del primer fallo.

¿Qué crece dentro del aislamiento?

Un árbol de agua es una estructura ramificada que se desarrolla dentro del aislamiento de polímero en presencia de agua y contaminantes disueltos, impulsada por la tensión eléctrica. Bajo el microscopio, se observa como un canal fino y lleno, en lugar de un hueco.

Los árboles en forma de pajarita comienzan en un pequeño hueco o contaminante dentro de la pared de aislamiento y se extienden hacia afuera en ambas direcciones desde ese punto. Los árboles ventilados comienzan en una superficie y crecen hacia adentro desde allí.

Ninguno de los dos se comporta como un árbol eléctrico puntiagudo. La formación de árboles de agua progresa lentamente a lo largo de meses y años, y el aislamiento mantiene su voltaje normal durante la mayor parte de ese período.

El estado final es una caída local de la rigidez dieléctrica. Una vez que esa caída es lo suficientemente profunda, puede comenzar a formarse un árbol eléctrico en el punto debilitado, y desde allí la falla es rápida.

La proliferación de árboles de agua requiere tres cosas a la vez: humedad, contaminación y estrés eléctrico, y la eliminación de cualquiera de ellas ralentiza el proceso.

Condiciones que alimentan el crecimiento

Para que el proceso se ponga en marcha, deben cumplirse cuatro condiciones.

Si se elimina cualquier hilera de árboles, la probabilidad de que crezcan árboles alrededor del agua disminuye considerablemente.

Los árboles de riego no son lo mismo que los árboles eléctricos, y la diferencia es importante porque ambos se comportan de manera muy diferente durante su funcionamiento.

Caso: Un alimentador en terreno anegado

Situación: En una planta se instaló un alimentador de media tensión enterrado directamente en un terreno que permaneció húmedo durante todo el año, con el nivel freático situado cerca de la base de la zanja.

Hallazgo: El cable tenía una construcción en capas con cinta impermeable y una cubierta exterior polimérica. Tras cinco años, dos puntos de unión presentaban humedad en la cinta y una fase mostraba una descarga creciente, mientras que los tramos rectos parecían normales.

Decisión: Se encargaron secciones de reemplazo con una barrera metálica contra la humedad, se reconstruyeron las bahías con un sistema sellado por encima del nivel freático y se volvió a drenar la ruta donde se pudo bajar el nivel.

Resultado: Las bahías reconstruidas se han mantenido secas, y la cuestión del nivel freático pasó del archivo de mantenimiento al formulario de consulta para el próximo proyecto en ese emplazamiento.

Los árboles ventilados comienzan su crecimiento en la superficie exterior del aislamiento y crecen hacia el interior, razón por la cual una barrera metálica cambia la situación en suelos húmedos.

Por dónde entra la humedad

Solo existen unas pocas maneras en que el agua puede llegar al aislamiento, y cada una tiene una medida para contrarrestarla.

• A lo largo de los hilos conductores, donde un conductor trenzado puede transportar agua a gran distancia dentro del cable.
• A través de una cubierta exterior dañada o porosa que permite que el agua llegue a la superficie del aislamiento.
• En juntas y terminaciones, donde el aislamiento se ha recortado y vuelto a colocar in situ.
• A través de un extremo de tambor abierto, especialmente cuando un carrete ha estado a la intemperie durante una temporada de lluvias.

Cada uno de esos caminos es una decisión de diseño o una práctica propia del lugar, más que una casualidad.

El envejecimiento del aislamiento XLPE en suelos húmedos es una cuestión que tiene tanto que ver con la cubierta y el bloqueo del agua como con el compuesto en sí.

Opciones que lo ralentizan

Cinco selecciones y prácticas modifican el resultado en terrenos húmedos.

Añada una barrera metálica contra la humedad.

Una capa metálica adherida o una funda metálica mantiene el agua líquida alejada de la superficie aislante y convierte una cuestión de árboles ventilados en una cuestión de fabricación.

Bloquea los mechones

El bloqueo longitudinal del agua en el conductor impide que el agua circule desde un punto de entrada hasta una bahía de unión lejana.

Mantenga limpio el compuesto.

La contaminación dentro del aislamiento es lo que inicia la formación de un árbol en forma de pajarita, por lo que la manipulación y la limpieza tienen más importancia que cualquier descripción del producto.

Controlar el campo

La nivelación del terreno en la zona cribada y dentro de la junta reduce la tensión local que impulsa el crecimiento.

Mantenga la ruta seca donde sea posible.

El drenaje, la colocación de la base y el relleno son decisiones de ingeniería civil que modifican la cantidad de agua que se acumula contra el cable.

Las vías de entrada de humedad en los cables incluyen los hilos conductores, las juntas y cualquier lugar donde la cubierta esté dañada o mal sellada.

Por qué rara vez aparece temprano

Las pruebas de aceptación estándar buscan defectos graves, no cambios químicos lentos. La formación de árboles de agua superará la prueba de puesta en marcha y puede seguir superándola durante años.

La medición de descargas es más sensible que una simple prueba de voltaje, y una tendencia al alza suele ser el primer indicio de que algo está cambiando. Una sola lectura aporta mucha menos información que una serie de ellas.

Por eso, el instrumento útil en este caso es un registro que se mantiene a lo largo del tiempo: la misma medición, las mismas condiciones, comparada con el resultado anterior.

Qué puede y qué no puede ver cada cheque

En los programas de puesta en marcha aparecen cuatro controles, y estos detectan cosas muy diferentes.

Solo la disección explica lo que sucedió, y los otros tres deciden cuándo mirar.

Advertencias desde el terreno

La experiencia apunta a un puñado de causas recurrentes.

• Una ruta elegida sin drenaje en una zona donde se sabe que el nivel freático es alto.
• Los extremos de los tambores quedaron abiertos en las instalaciones durante la temporada de lluvias.
• Las juntas de dilatación se construyen por debajo del nivel del suelo circundante, de modo que recogen el agua.
• Una cubierta exterior seleccionada en función del precio sin comprobar cómo se comporta en la química del suelo en esa ruta.

Ninguno de los cuatro resulta caro de evitar, y los cuatro resultan caros de descubrir.

Qué preguntar antes de realizar un pedido

Tres preguntas permiten adelantar la decisión, donde resulta más económico.

¿Cuál es el nivel freático en esta ruta?

La profundidad y la variación estacional son mucho más útiles que una descripción del terreno como húmedo o seco.

¿Qué principios de química del suelo se aplican?

Las sales y los contaminantes presentes en el suelo alimentan este proceso y también afectan a la capa exterior.

¿Qué barrera se está especificando?

Esa respuesta determina si el agua puede llegar a la superficie aislante, que es el punto más importante.

Diseñando para el nivel freático que tienes

Resulta tentador considerar la formación de árboles de agua como una propiedad del compuesto. En la práctica, la cubierta, el bloqueo de agua, el diseño de las juntas y el recorrido determinan la cantidad de agua que llega al aislamiento.

Eso son buenas noticias para el comprador, porque significa que el tema se puede abordar con planos y especificaciones en lugar de con meras esperanzas.

Cuando el terreno está húmedo, la conversación útil gira en torno a la barrera y los puntos de entrada, y es mucho más económico tener esa conversación antes de que se dé cuerda al tambor.

Entradas para la solicitud de cotización (RFQ) para rutas húmedas

Estos detalles permiten que la construcción se adapte al terreno en el que se asentará.

• la profundidad del nivel freático y su rango estacional
• la química del suelo, incluyendo cualquier salinidad o contaminación conocida.
• ya sea que la ruta sea enterrada directamente, canalizada o enrutada a través de juntas
• la disposición de la vaina y la barrera prevista para la ruta
• El bloqueo de agua especificado para el conductor y el núcleo del cable
• la disposición de juntas y terminaciones, y cómo se drenarán las bahías
• el perfil de carga previsto y el tamaño del conductor
• las condiciones de almacenamiento en el lugar y cómo se protegerán los extremos de los bidones

Las normas técnicas como IEC 60502 , IEC 60228 e IEC 60332 permiten unificar la terminología de construcción y ensayo de cables. La especificación del proyecto aprobada, la normativa local aplicable y la autoridad de diseño cualificada siguen rigiendo la decisión final sobre el sistema.

Soporte para cables JINCHUAN para la evaluación del envejecimiento del aislamiento de cables en terrenos húmedos.

JINCHUAN Cable fabrica cables de alimentación con opciones de revestimiento, barrera y bloqueo de agua que se pueden adaptar al terreno de la ruta, y proporciona los detalles de construcción que requiere cada opción.

Revise la gama de cables y el perfil de fabricación , y luego envíe las condiciones de la ruta para que se pueda especificar la disposición de las barreras en función de ellas.

Decida cómo se evitará que el agua llegue al aislamiento antes de fijar la ruta, porque después la solución resultará costosa.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la formación de árboles de agua en el aislamiento de cables?

Se trata de un proceso de degradación lento en el que la humedad, la contaminación iónica y el estrés eléctrico se combinan para hacer crecer finas estructuras con forma de árbol dentro del aislamiento.

¿Es lo mismo la instalación de árboles de riego que la instalación de árboles eléctricos?

No. Los árboles de agua se desarrollan lentamente a lo largo de meses y años, mientras que los árboles eléctricos son huecos, afilados y, una vez que comienzan a formarse, provocan fallos rápidamente.

¿Lo detecta una prueba de voltaje?

No por sí solo. Una prueba de voltaje busca una avería, y los árboles de riego tempranos se encuentran muy por debajo del nivel que la provocaría.

¿Qué construcciones lo resisten mejor?

Aquellas que impiden que el agua líquida llegue a la superficie aislante, lo que generalmente significa una barrera metálica combinada con un sistema de bloqueo de agua en el conductor y el núcleo.

¿Puede el agua desplazarse a lo largo del conductor?

Sí. En un conductor multifilar sin obstrucciones, el agua puede desplazarse una gran distancia desde el punto de entrada, razón por la cual se especifica el bloqueo longitudinal.

¿Por qué son tan importantes las bahías de unión?

Son las zonas donde se recorta el aislamiento y se vuelve a colocar in situ, por lo que constituyen el punto de entrada más probable y el lugar más difícil de mantener seco.

¿El suelo húmedo siempre supone un problema?

No por sí solo. El agua, la contaminación y el estrés sostenido deben combinarse, y las decisiones de diseño pueden eliminar el primero de los tres.

¿Cómo se confirma después de un fallo?

Mediante la disección de la sección dañada, que muestra la estructura y el origen del daño, en lugar de solo el hecho de la falla.

¿Afecta la temperatura de funcionamiento al proceso?

El tiempo a temperatura ambiente acelera la reacción, por lo que el perfil de carga y el tamaño del conductor deben considerarse junto con la cuestión de la humedad.

¿Cómo puede JINCHUAN Cable soportar una ruta húmeda?

JINCHUAN Cable puede suministrar las opciones de revestimiento, barrera y bloqueo de agua que se adapten a las condiciones de la ruta y confirmen lo que incluye la construcción.