Ensayos de descargas parciales en cables mineros: límites e informes

Dos certificados de descargas parciales (PD) pueden indicar "apto" y describir ensayos sumamente diferentes. Uno podría detectar cualquier descarga por encima de 5 picoculombios (pC). El otro podría no apreciar nada por debajo de 50 pC. Un artículo de 2022 del CIGRE-USNC, redactado principalmente por personal de una empresa de ensayos de PD, cuantifica esa discrepancia. Un ensayo incapaz de detectar un pulso de 50 pC "podría omitir el 60% de la actividad de PD" que un ensayo con sensibilidad verificable de 5 a 10 pC sí detectaría.

Para los compradores de cables de media tensión (MV) de arrastre y para enrollador, el problema suele comenzar en la especificación. Los pliegos copian "IEC 60502-2, PD ≤ 10 pC" para cables que dicha norma excluye. Posteriormente, los informes se reciben con un valor en pC pero sin tensión de ensayo ni sensibilidad.

Esta guía explica qué norma establece el límite de PD y cómo calcular la tensión de ensayo a partir de la tensión nominal del cable. Asimismo, detalla qué verificar en un informe de PD y por qué los resultados en campo difieren de los obtenidos en fábrica. Para los ensayos de tipo, individuales y de reparación en general, consulte nuestra guía de ensayos de cables para minería.

Puntos clave

• IEC 60502-2 excluye los cables para "la industria minera". El límite de PD de un cable minero debe proceder de su propia norma específica o consignarse en el pedido.
• Un límite en pC carece de utilidad sin una tensión de ensayo. En el texto de 2005 para el ensayo individual de la norma IEC 60502-2, la lectura de PD se realiza a 1.73 U0 tras 10 s a 2 U0. Para un cable de 12/20 kV, 1.73 U0 equivale aproximadamente a 20.8 kV.
• La sensibilidad declarada determina qué significa "sin descargas": el ensayo individual de 2005 de la norma IEC 60502-2 exige 10 pC o mejor. El texto público de 2009 catalogado en China como KA/T 818.6 (anteriormente MT/T 818.6) establece 20 pC o menos a 1.73 U0 para cables flexibles de control apantallados metálicamente para minas de carbón, hasta 8.7/10 kV.
• Los sistemas instalados fallan tanto en sus accesorios como en el propio cable. Los empalmes y terminales causaron el 34% de las averías en cables terrestres de alta tensión en un estudio de CIGRE y aproximadamente el 42.7% de las fallas en MV en Norteamérica.

Qué revela un ensayo de PD en un cable para minería

Un ensayo de PD detecta descargas reducidas en el interior del sistema de aislamiento antes de que degeneren en una perforación disruptiva. Constituye un control de calidad sobre una longitud de cable, no una estimación predictiva de su vida útil.

Las descargas parciales puentean solo parcialmente el aislamiento entre el conductor y tierra. Se originan en oquedades con gas, en torno a impurezas o donde una pantalla semiconductora se ha desprendido del aislamiento. Cada descarga transfiere una carga diminuta. La instrumentación la mide como carga aparente en pC, conforme a IEC 60270:2025, "Medida de las descargas parciales por métodos basados en la carga eléctrica", actualmente en su cuarta edición.

Para cables, la norma IEC 60885-3 establece métodos de ensayo de PD para "longitudes de cables de energía extruidos". Esta norma "no contempla las medidas realizadas en sistemas de cables ya instalados". Dicha distinción entre una longitud en tambor y un sistema instalado vertebra toda esta guía.

Una descarga en el interior de una oquedad en un aislamiento sólido. La oquedad y el aislamiento intacto actúan como condensadores en serie, de modo que una descarga en la oquedad se manifiesta como un pequeño pulso de carga en los extremos del cable. Diagrama: "Partial discharge.svg" por Wtshymanski, CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons, renderizado, con la leyenda inferior recortada redibujada.

Los cables de MV de arrastre y para enrollador incorporan sus propios riesgos. La mayoría utiliza aislamiento de caucho etileno-propileno (EPR) sobre un conductor flexible de hilos finos. El aislamiento se aloja entre una pantalla semiconductora sobre el conductor y una pantalla semiconductora sobre el aislamiento. Dichas pantallas uniformizan el campo eléctrico. Cuando una pantalla falta, está dañada o no está adherida al aislamiento, el campo se concentra y pueden iniciarse las PD.

Un resultado de PD constituye un indicio, no una sentencia definitiva. La iniciativa CDFI (Cable Diagnostic Focused Initiative), cofinanciada por el Departamento de Energía de EE. UU. y dirigida por el NEETRAC (National Electric Energy Testing, Research and Applications Center), recopiló 18 conjuntos de datos que abarcan 669 millas de cables de distribución. En su informe final de 2010, las técnicas de PD alcanzaron una precisión global mediana ponderada del 79.5%.

Los tramos diagnosticados como "Apto" rara vez fallaron. Sin embargo, "menos de 1 de cada 20 tramos No Aptos llega a fallar efectivamente a lo largo de varios años tras el ensayo". Se trataba de redes de distribución, no de cables para minería, pero la lección es aplicable: interprete un resultado de PD como una orientación sobre dónde inspeccionar.

¿Qué norma fija el límite de PD?

El catálogo nacional vigente de China recoge la norma KA/T 818.6-2009 en sustitución de la MT/T 818.6-2009. El epígrafe 291 del aviso de transferencia de 2026 documenta este cambio de designación. El requisito de 20 pC a 1.73 U0 y las menciones de ensayo de tipo e individual citadas a continuación proceden del texto accesible públicamente de 2009 bajo la anterior referencia MT/T. Confirme en el pedido el texto regulador y la edición aplicable; la inscripción en el catálogo no constituye una certificación de producto.

La norma IEC 60502-2 no abarca los cables para minería, por lo que el límite de PD debe proceder de la norma para cables de minería especificada en el pedido o acordarse contractualmente. Su alcance en catálogo enumera "la industria minera" entre las condiciones especiales de servicio que deja fuera.

Los compradores recurren con frecuencia a su ensayo individual de PD por ser claro y ampliamente conocido. Dicha práctica resulta válida si el pedido establece que el método se adopta por acuerdo. Provoca inconvenientes cuando un pliego cita la norma IEC 60502-2 como si regulara preceptivamente el cable.

Las normas de cables para minería emplean dos criterios de PD diferenciados:

• Carga a una tensión fija. El cable no debe presentar una carga superior a un valor fijado a una tensión estipulada. La norma IEC 60502-2 funciona de este modo, al igual que la norma china KA/T 818.6-2009. La cláusula 4.9.2 de KA/T 818.6 exige un ensayo de PD a 1.73 U0 con una descarga no superior a 20 pC. Su tabla de ensayos marca la prueba de PD como "T,R", la notación china habitual para ensayos de tipo e individuales.
• Tensión de extinción. En este método, la tensión a la que cesan las PD, al reducir la tensión de ensayo, no debe situarse por debajo de un umbral prescrito. El índice de contenidos de ANSI/NEMA WC 58-2017 / ICEA S-75-381-2017 ilustra este enfoque. Dicha norma cubre cables portátiles y de alimentación para minas, con cables de potencia mineros de 2,001 a 25,000 V. Incluye la Tabla 4-6, "Tensión de extinción de descargas parciales", y un procedimiento de ensayo en el apartado 6.17.3.

Una especificación como "≤ 10 pC según ICEA S-75-381" requiere aclaración: precise la cláusula aplicable, la tensión de ensayo y la sensibilidad, y si la aceptación se basa en la carga, en la tensión de extinción o en ambas. La tabla que figura a continuación recoge valores numéricos únicamente donde han podido comprobarse en una fuente pública.

• Norma: IEC 60502-2; Campo de aplicación: Cables de energía extruidos, 6 a 30 kV; excluye minería; Criterio de evaluación de PD: Carga a tensión fija (individual y de tipo); Tensión y límite: 1.73 U0 tras 2 U0 durante 10 s; sin descarga detectable superior a la sensibilidad declarada (individual: 10 pC o mejor); Texto público verificado: Sí, texto de 2005; edición actual 2014+AMD1:2024
• Norma: KA/T 818.6-2009 (anteriormente MT/T 818.6-2009); Campo de aplicación: Cables flexibles de control apantallados metálicamente para minas de carbón, 3.6/6 a 8.7/10 kV; Criterio de evaluación de PD: Carga a tensión fija (tipo e individual); Tensión y límite: 1.73 U0; 20 pC o menos; Texto público verificado: Sí, texto público de 2009 bajo la anterior referencia MT/T; relación de catálogo actual KA/T confirmada
• Norma: ICEA S-75-381 / NEMA WC 58; Campo de aplicación: Cables portátiles y de alimentación para minas; Criterio de evaluación de PD: Tensión de extinción (Tabla 4-6); Tensión y límite: Ver norma; Texto público verificado: Solo títulos de cláusulas
• Norma: AS/NZS 1802:2018; Campo de aplicación: Cables para enrollador y de arrastre, minería subterránea de carbón; Criterio de evaluación de PD: Ver norma; Tensión y límite: Ver norma; Texto público verificado: No
• Norma: AS/NZS 2802:2000; Campo de aplicación: Cables para enrollador y de arrastre, minería distinta de carbón subterráneo; Criterio de evaluación de PD: Ver norma; Tensión y límite: Ver norma; Texto público verificado: No
• Norma: DIN VDE 0250-813; Campo de aplicación: Cables de arrastre (Leitungstrosse); verifique la construcción de cable aplicable; Criterio de evaluación de PD: Ver norma; Tensión y límite: Ver norma; Texto público verificado: No
• Norma: IEEE 400.3-2022; Campo de aplicación: Ensayos de campo de PD en sistemas apantallados instalados; Criterio de evaluación de PD: Guía, sin límite de aptitud/rechazo; Tensión y límite: —; Texto público verificado: Sí

Donde una fila indique "ver norma", adquiera la edición vigente y traslade su cláusula de PD al pedido. No confíe en valores publicitados en sitios web de proveedores, incluido el nuestro.

Tensión de ensayo: qué significan 1.73 U0 y 2 U0

Un límite en pC sin tensión de ensayo no puede verificarse, pues la respuesta de PD depende de la tensión aplicada y de las condiciones del ensayo. Las tensiones de ensayo de PD se expresan como múltiplos de U0, la tensión nominal entre cada conductor y su pantalla o tierra. Un cable de 12/20 kV tiene U0 = 12 kV y una tensión fase-fase U de 20 kV.

La cláusula pública de ensayo individual de PD de 2005 de la norma IEC 60502-2 ilustra esta secuencia. Su segunda edición (2005) fue adoptada como técnicamente idéntica en COMESA 227-2:2006, norma regional cuyo texto puede consultarse en Internet Archive. En la cláusula 16.3, la tensión se "eleva gradualmente y se mantiene a 2 U0 durante 10 s, reduciéndose después lentamente a 1,73 U0". En cables tripolares se ensaya cada conductor aislado, aplicando la tensión entre cada conductor y su pantalla. La edición de 2014 numera el ensayo individual de PD en el apartado 16.3. El registro de catálogo vigente es IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 (Edición 3.1), con la corrección de julio de 2026 incorporada. La cláusula vigente completa no ha sido verificada para esta guía; compruebe la edición especificada en el pedido antes de utilizar el ejemplo de 2005 como requisito de ensayo.

Ejemplo práctico: para 12/20 kV, 1.73 × 12 kV da unos 20.8 kV, y 2 × 12 kV da 24 kV. La tabla aplica el mismo cálculo a las tensiones nominales mineras habituales. Estos valores se calculan a partir de U0 y no proceden textualmente de ninguna norma.

• Tensión nominal U0/U: 3.6/6 kV; U0: 3.6 kV; 1.73 U0 (medición de PD): 6.2 kV; 2 U0 (10 s pretensión): 7.2 kV
• Tensión nominal U0/U: 6/10 kV; U0: 6 kV; 1.73 U0 (medición de PD): 10.4 kV; 2 U0 (10 s pretensión): 12 kV
• Tensión nominal U0/U: 8.7/15 kV; U0: 8.7 kV; 1.73 U0 (medición de PD): 15.1 kV; 2 U0 (10 s pretensión): 17.4 kV
• Tensión nominal U0/U: 12/20 kV; U0: 12 kV; 1.73 U0 (medición de PD): 20.8 kV; 2 U0 (10 s pretensión): 24 kV
• Tensión nominal U0/U: 18/30 kV; U0: 18 kV; 1.73 U0 (medición de PD): 31.1 kV; 2 U0 (10 s pretensión): 36 kV

Tensión de medición de PD a 1.73 U0, calculada a partir de U0: 6.2 kV para 3.6/6 kV, 10.4 kV para 6/10 kV, 15.1 kV para 8.7/15 kV, 20.8 kV para 12/20 kV y 31.1 kV para 18/30 kV. Son cálculos aritméticos, no valores extraídos de una norma; la norma aplicable y el pedido fijan la tensión efectiva de ensayo.

Tensión de ensayo de PD a 1.73 U0 según tensión nominal (versión texto)

• 3.6/6 kV: 1.73 U0 = 6.2 kV (calculado)
• 6/10 kV: 1.73 U0 = 10.4 kV (calculado)
• 8.7/15 kV: 1.73 U0 = 15.1 kV (calculado)
• 12/20 kV: 1.73 U0 = 20.8 kV (calculado)
• 18/30 kV: 1.73 U0 = 31.1 kV (calculado)

No confunda la tensión de PD con la tensión soportada en corriente alterna (AC). Nuestro caso de cable de excavadora de 12/20 kV recoge un ensayo en AC a 29 kV durante 5 minutos, sin perforación. Dicho ensayo de rigidez dieléctrica acredita que el aislamiento soporta una alta tensión. No es la tensión a la que se registró la lectura de PD.

Sensibilidad y ruido de fondo: el parámetro que los compradores pasan por alto

La sensibilidad declarada es la menor descarga que el ensayo habría podido captar. "Sin PD detectadas" con una sensibilidad de 50 pC es un resultado muy diferente de las mismas palabras con 5 pC.

La norma IEC 60502-2 incorpora esto en su criterio de conformidad. En la cláusula de ensayo individual de 2005, la sensibilidad "debe ser de 10 pC o mejor". El cable es apto si "no hay descarga detectable que supere la sensibilidad declarada del objeto de ensayo a 1,73 U0". El ensayo de tipo exige 5 pC o mejor. Por ello el método fija un tope a la sensibilidad: un ensayo con menor resolución que el valor exigido no satisface este criterio, aunque no detecte PD.

La edición de 2015 de la norma IEC 60885-3 endureció la evaluación de la sensibilidad. Eliminó la antigua definición de sensibilidad "como el doble del nivel de ruido de fondo". En su lugar introdujo "una evaluación práctica de la sensibilidad basada en el nivel mínimo de descarga detectable". Asimismo, sustituyó las alturas de pulso en milímetros sobre osciloscopio por la magnitud de PD en pC.

Antes de medir, un calibrador inyecta una carga conocida en el extremo del cable para escalar la lectura del detector en pC. En nuestro detector de PD, el selector de salida de calibración abarca de 2 a 400 pC, con Cq = 100 pF. Un informe debe consignar la carga del calibrador empleada, el ruido de fondo y la sensibilidad resultante.

Panel de nuestro detector de PD, con su selector de calibración ajustado en pC (2 a 400 pC, Cq = 100 pF). Las lecturas de los instrumentos están desenfocadas y el nombre del fabricante se ha recortado. Foto: TEBAOFLEX.

Proporción de actividad de PD omitida en comparación con un ensayo de sensibilidad verificable de 5 a 10 pC: aproximadamente el 60% para un ensayo incapaz de detectar 50 pC, y más del 80% para un ensayo con solo 100 pC de sensibilidad. A partir de una base de datos de más de 250,000 ensayos de campo de PD en sistemas de cables de 5 a 500 kV. Tres de los cinco autores del estudio trabajan en IMCORP, empresa de ensayos de PD; los datos corresponden a redes de distribución eléctrica, no a cables mineros.

Actividad de PD omitida con sensibilidad insuficiente (versión texto)

• Sensibilidad verificada de 5 a 10 pC: Ensayo de referencia, no un límite universal para cables mineros.
• Sensibilidad de 50 pC: Aproximadamente el 60% de la actividad de PD podría omitirse respecto a la referencia.
• Sensibilidad de 100 pC: Más del 80% de la actividad de PD podría omitirse respecto a la referencia.

La misma base de datos abarca 17 países y 49 estados de EE. UU. En ella, se alcanzó una sensibilidad calibrada de 5 a 10 pC "en más del 95% de los casos". Si las pruebas sobre el terreno logran ese nivel, un informe de PD de fábrica debe poder declarar su propio valor numérico.

Cómo interpretar un informe de ensayo de PD, línea por línea

Verifique diez apartados en cada informe de PD. Si faltan la tensión, la sensibilidad o el resultado por conductor, solicítelos antes de aceptar el tambor.

1. Cable y longitud: designación, número de tambor y longitud ensayada.
2. Norma y cláusula: documento y apartado que sigue el ensayo.
3. Tensión nominal: U0/U, para poder comprobar la tensión de ensayo.
4. Escalones de tensión: nivel y duración de pretensión, seguidos de la tensión de medición.
5. Carga de calibración: carga conocida inyectada con carácter previo al ensayo.
6. Ruido y sensibilidad: ruido de fondo y sensibilidad declarada, en pC.
7. Resultado por conductor: PD en pC a la tensión indicada, para cada conductor.
8. PDIV y PDEV: tensiones de aparición y extinción de PD, cuando se informen.
9. Patrón o localización: diagrama de PD resuelto en fase (PRPD) o localización, cuando se consignen.
10. Registro de ensayo: circuito de ensayo, condiciones ambientales, firma y presencia de inspectores.

He aquí la fila de PD del informe de prueba de aceptación en fábrica (FAT) de nuestro pedido de 12/20 kV para una excavadora polaca. El cable era nuestro cable flexible de MV (N)TSCGECEWÖU, 3×35+3×25/3. Hemos transcrito las casillas. El requisito era de 10 pC o menos, fijado por el pedido y no por un límite universal. El resultado fue 2.0 con mención de apto, y la casilla de método designa un sistema de ensayo de PD por resonancia en serie.

Fila de PD de nuestro informe FAT de (N)TSCGECEWÖU de 12/20 kV, transcrita: requisito 10 pC o menos, fijado por el pedido; método, sistema de ensayo de PD por resonancia en serie; resultado 2.0; veredicto, apto. Las casillas A a E figuran en el informe. Las casillas F a J no constan: tensión de ensayo, carga de calibración, ruido y sensibilidad, conductor y tambor ensayados, y PDIV, PDEV o PRPD.

Fila de PD de nuestro informe FAT de 12/20 kV, anotada (versión texto)

• A — En el informe: Concepto: designa el ensayo, nada más.
• B — En el informe: Requisito: el límite del pedido, sin tensión estipulada.
• C — En el informe: Método: cita el equipo de ensayo, no los escalones de tensión.
• D — En el informe: Resultado: 2.0, sin unidad en la casilla; se sobreentiende pC.
• E — En el informe: Veredicto: mención de apto, que requiere de F a J para resultar concluyente.
• F — No consta en el informe: Tensión de ensayo, p. ej. 1.73 U0 ≈ 20.8 kV (calculada) para 12/20 kV.
• G — No consta en el informe: Carga de calibración inyectada con carácter previo a la medición.
• H — No consta en el informe: Ruido de fondo y sensibilidad declarada, en pC.
• I — No consta en el informe: Conductor y tambor ensayados (el pedido comprendía longitudes de 500 m y 480 m).
• J — No consta en el informe: PDIV y PDEV, o diagrama PRPD, si fueron medidos.

Lo que la fila omite reviste idéntica trascendencia. No precisa la tensión de ensayo, la carga de calibración ni el nivel de ruido o sensibilidad. Tampoco indica qué conductor ni qué tambor se midieron, pese a que el pedido abarcaba tramos de 500 m y 480 m. Mostramos nuestro propio informe porque sus lagunas coinciden con los datos que un comprador debe hacer constar preceptivamente en el pedido.

Dónde se inician las PD en cables mineros flexibles de caucho

En los cables de arrastre y para enrollador, los puntos más propensos a PD son las interfaces de pantallas y los terminales. La flexión, el aplastamiento y el curvado en frío pueden generar nuevos focos tras la salida del cable de fábrica.

Pantallas sobre conductores flexibles. La pantalla semiconductora sobre el conductor y la pantalla sobre el aislamiento deben mantenerse en estrecho contacto con el aislamiento de EPR al curvarse el cable. Cualquier holgura en dichas interfaces es el punto donde tienden a originarse las descargas. Nuestra guía de pantallas semiconductoras y metálicas explica cómo se estructuran dichas capas.

Puntos de enrollamiento, arrastre y pinzamiento. Los cables en enrolladores de excavadoras de rueda de cangilones experimentan flexión reiterada bajo tracción. Los cables de arrastre para palas y dragalinas sufren arrastres, atropellos y pinzamientos. Un aplastamiento puede despegar una pantalla o deformar el aislamiento. Un ensayo de PD en fábrica no puede revelar daños sobrevenidos tras la entrega.

Tambor de enrollador en el spreader 761 de una mina a cielo abierto alemana, con su cable rojo de energía tendido sobre el terreno. Cada metro en el enrollador se dobla y endereza con el avance de la máquina. Foto de Smokeyharry, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons, recortada y escalada.

Terminales. Donde un cable se termina, la pantalla semiconductora debe decaparse limpiamente y mantenerse alejada de partes activas. La alerta de seguridad minera n.º 329 de Queensland (agosto de 2016) relata dos averías. En una mina de carbón a cielo abierto, cables de 6,600 V con pantalla semiconductora exterior quedaron en contacto con bornes descubiertos. Ello provocó un defecto fase-fase y una deflagración de arco que arrancó una puerta de sus bisagras. En un seccionador de 11,000 V, el aislamiento semiconductor quedó en contacto con los terminales de conexión.

La alerta destaca que las pantallas semiconductoras puestas a tierra cerca de los terminales contribuyen a "prevenir la ionización y las descargas parciales (PD)". Recomienda que los profesionales electricistas comprendan la conductividad de dichas pantallas y preserven las debidas distancias de fuga y aislamiento. La alerta aborda prácticas de trabajo y no el ensayo de PD en sí. No obstante, ilustra por qué un ensayo de PD de campo engloba los terminales además del cable.

Fábrica frente a campo: por qué difieren los valores numéricos

Un ensayo en fábrica evalúa una única longitud en tambor, con sus extremos en terminales de ensayo, en una sala apantallada y controlada. Un ensayo de campo evalúa el sistema instalado, incluidos terminales, acopladores y empalmes, en una planta con elevado ruido eléctrico. Una lectura de campo más alta no demuestra por sí misma que el cuerpo del cable sea defectuoso.

En nuestras instalaciones de fabricación, cuando un pedido estipula un ensayo de PD, el tambor se ensaya en una sala blindada metálicamente. En la fotografía inferior, el extremo de un conductor se inserta en un terminal de ensayo lleno de líquido. Se emplean terminales de este tipo para que el remate del ensayo no descargue ni enmascare el propio cable.

Cable flexible rojo de MV sobre su tambor durante un ensayo de PD en fábrica en nuestra sala de ensayos blindada. El extremo de un conductor se aloja en un terminal de ensayo lleno de líquido; el equipo de alta tensión se sitúa a la derecha. Foto: TEBAOFLEX.

Los datos de campo ponen de manifiesto dónde fallan los sistemas instalados. El Technical Brochure (TB) 815 de CIGRE analizó sistemas de cables terrestres de 60 kV o más entre 2006 y 2015. De 744 averías, el 56% correspondió al cable, el 16% a empalmes, el 18% a terminales y el 9% a otros componentes.

La estimación del CDFI para sistemas norteamericanos de MV, fundamentada en encuestas de compañías eléctricas de 2006 y 2007, atribuye el 56.2% de los fallos al cable, el 37.1% a empalmes y el 5.6% a terminales. Ninguno de estos grupos comprende cables mineros, pero ambos apuntan en la misma dirección. Los accesorios suponen un tercio o más de las incidencias.

Distribución de fallas en sistemas de cables por componente. CIGRE TB 815 (744 averías en cables terrestres de 60 kV o más, 2006 a 2015): cable 56%, empalmes 16%, terminales 18%, otros 9%. Estimación CDFI para sistemas de MV en Norteamérica (encuestas a distribuidores, 2006 a 2007): cable 56.2%, empalmes 37.1%, terminales 5.6%, desconocido 1.1%. Ninguna muestra abarca cables para minería.

Distribución de fallas en sistemas de cables (versión texto)

• Cable: Estudio CIGRE en HV terrestre: 56%; estimación CDFI en MV en Norteamérica: 56.2%.
• Empalmes: CIGRE: 16%; CDFI: 37.1%.
• Terminales: CIGRE: 18%; CDFI: 5.6%.
• Otros / desconocido: CIGRE: 9%; CDFI: 1.1%. Los porcentajes de CIGRE suman el 99% en la publicación original.

Los sistemas nuevos reproducen este mismo comportamiento. El artículo del CIGRE-USNC señala que el 37.1% de los sistemas de cables nuevos de 5 a 500 kV no superó un ensayo de PD equiparable al de fábrica, esto es, un ensayo de campo con sensibilidad de nivel de laboratorio. Dicho 37.1% no guarda relación con el 37.1% de tasa de empalmes del CDFI antes citado. Por componentes, el 3.0% de los terminales, el 4.4% de los empalmes y el 1.6% de los cables no resultaron conformes. La Tabla I de dicha publicación enumera asimismo los criterios de accesorios: ausencia de PD por encima de 5 pC hasta 1.5 U0 para terminales según IEEE 48 y empalmes según IEEE 404, y hasta 1.3 U0 para conectores separables según IEEE 386.

El ruido electromagnético constituye la otra discrepancia sustancial. Las palas, dragalinas y excavadoras de rueda de cangilones funcionan con grandes accionamientos cuyas conmutaciones generan perturbaciones de alta frecuencia, que un detector de PD puede confundir con descargas. Nuestro artículo sobre ruido de VFD en accionamientos mineros aborda el origen de estas interferencias.

Para las pruebas de campo, la norma IEEE 400.3-2022 es una guía para el "diagnóstico de campo de descargas parciales en sistemas de cables de energía apantallados", que abarca cables, empalmes y terminales. No establece un umbral de aptitud/rechazo, por lo que el criterio de aceptación en campo debe pactarse igualmente.

Qué consignar en el pedido de compra

Estipule la norma y el apartado, el límite en pC a una tensión definida, la sensibilidad máxima requerida y qué conductores y tambores deben ensayarse. Solo así podrá auditarse documentalmente el resultado de PD.

1. Norma y apartado. Especifique la norma rectora del cable y su cláusula de PD. Si se toma como referencia el método de la norma IEC 60502-2, hágalo constar expresamente como método acordado.
2. Límite y tensión. Por ejemplo: "≤ X pC a 1.73 U0, tras 2 U0 durante 10 s". El valor de X lo determina el comprador; no proponemos una cifra universal.
3. Sensibilidad. Sensibilidad declarada no inferior en resolución al límite fijado, verificada mediante inyección de calibrador antes y después de la medición.
4. Alcance. Cada conductor de cada tambor, identificado por su número de tambor.
5. Campos del informe. Los diez campos de la lista de comprobación de la sección de lectura del informe, con valores cuantitativos medidos en lugar de meras menciones de apto.
6. Presencia del comprador. Cláusula de presencia y plazo de preaviso, conforme a lo establecido en nuestra guía de ensayos de cables para minería.
7. Línea base en campo. Registro de referencia de PD tras la instalación y nuevos ensayos tras empalmes o reparaciones, evaluando la tendencia respecto a dicha línea base.

Preguntas frecuentes

¿Qué nivel de pC es admisible para un cable minero de MV?

El nivel admisible depende de la norma de aplicación y del pedido. El texto público de 2009 catalogado como KA/T 818.6 en China (antes MT/T 818.6) establece 20 pC o menos a 1.73 U0 para cables flexibles de control apantallados metálicamente en minas de carbón, hasta 8.7/10 kV. El texto público de 2005 para ensayos individuales de la norma IEC 60502-2, que excluye los cables para minería, exige la ausencia de descargas detectables por encima de una sensibilidad declarada de 10 pC o mejor. Considere estos valores como referencias ilustrativas, no como límites universales, y mencione siempre la tensión junto a la cifra en pC.

¿Qué tensión de ensayo se aplica en una prueba de PD en cables?

En el ensayo individual de 2005 citado públicamente de la norma IEC 60502-2, la tensión se mantiene a 2 U0 durante 10 s y luego se reduce paulatinamente a 1.73 U0, donde se mide la PD. La norma KA/T 818.6 efectúa igualmente la medición a 1.73 U0. Para un cable de 12/20 kV, U0 es 12 kV, por lo que 1.73 U0 equivale a unos 20.8 kV y 2 U0 a 24 kV. Estas cifras se calculan a partir de U0.

¿Qué son PDIV y PDEV?

La tensión de aparición de descargas parciales (PDIV) es la tensión a la que surge por primera vez la PD al elevar la tensión de ensayo. La tensión de extinción (PDEV) es la tensión a la que cesa la descarga al disminuir la tensión. La PDEV suele ser inferior. La norma ICEA S-75-381 / NEMA WC 58 recurre a una tabla de tensiones de extinción para cables de potencia mineros; consulte dicha norma para conocer sus valores tabulados y la sensibilidad de ensayo requerida.

¿Es preceptivo el ensayo de PD en los cables de arrastre para minería?

Depende de la norma del cable y de la jurisdicción. El texto público de 2009 catalogado como KA/T 818.6, bajo la anterior designación MT/T, enumera las PD como ensayo de tipo e individual para los cables flexibles de control apantallados metálicamente que ampara. Para otras normas, consulte la edición vigente. Haga constar el ensayo de PD, la tensión y la sensibilidad en el pedido para que la obligación sea explícita.

¿Por qué mi resultado de PD en campo es más elevado que el de fábrica?

Un ensayo de campo abarca el conjunto del sistema instalado: terminales, empalmes y acopladores, además del cable. Se ejecuta además entre convertidores de frecuencia y celdas de maniobra que introducen ruido eléctrico, y el cable ha podido sufrir deterioros durante el tendido o en servicio. Una lectura superior en campo señala dónde conviene inspeccionar; no acredita por sí misma que el cuerpo del cable sea defectuoso. La norma IEEE 400.3 constituye la guía de referencia para planificar ensayos de PD sobre el terreno.

Consultas sobre cables de MV con ensayos de PD

Para formular una consulta técnica, traslade a nuestro equipo de ingeniería la tipología y tensión nominal del cable, la norma aplicable y el límite de PD con su correspondiente tensión de ensayo y sensibilidad. Añada qué conductores y tambores desea ensayar, el formato del informe y cualquier requisito de presencia o de línea base en campo. Utilice nuestra página de contacto para consultar sobre cables ensayados en PD. Nuestros cables de MV para enrollador, cables de arrastre y la amplia gama para minería y túneles pueden suministrarse conforme a estos requerimientos.

Sobre el autor

Jyen es ingeniero técnico y de operaciones en TEBAOFLEX, responsable de las plataformas en línea de la compañía. Esta guía se fundamenta en los registros de catálogo de IEC y en los textos de IEC 60502-2:2005, KA/T 818.6 de China, el índice de NEMA WC 58 y las páginas oficiales de normas IEEE. Incorpora asimismo informes de CIGRE y del Departamento de Energía de EE. UU., una alerta de seguridad minera de Queensland y fotos, casos e informes FAT propios de TEBAOFLEX. Las citas de organismos de normalización describen su ámbito técnico y no suponen certificación o aprobación de nuestros productos.

Foto de portada: "Dragline excavator Shovel 6, Collie, April 2022 05" por Calistemon, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons, recortada, con rótulos comerciales pixelados.