Visualización de descargas parciales con ultrasonido.

Este artículo describe cómo visualizar descargas parciales con ultrasonido dentro del alcance de un mantenimiento predictivo.

QUE SON LA ALTA PARCIAL

Descargas parciales (DP) Son pequeñas fallas eléctricas internas. (o superficial) en aislamiento, y los equipos de ultrasonido son una de las formas más prácticas de detectar, medir y localizar estas fallas, especialmente en el campo.

PRINCIPIO FÍSICO

Cuando ocurre una descarga parcial, ella genera:

• impulsos eléctricos rápidos
• vibraciones mecánicas en el material aislante
• ondas acústicas de alta frecuencia (típicamente 20 una 100 kHz, por encima del oído humano)

Los sensores de ultrasonido capturan estas ondas y las convierten en señales eléctricas analizables.

Medida de ultrasonidos:

• Nivel de presión sonora
  • dBμV, dB SPL o unidades relativas del fabricante
• energía acústica
• Patrón temporal de señal
• Frecuencia dominante

O sea: es una medida indirecta, excelente para tendencias y comparación, no para valor absoluto normalizado.

VISUALIZACIÓN DE DESCARGA PARCIAL CON ULTRASONIDO – CÓMO HACERLO

La visualización se puede realizar de varias formas.:

Valor numérico

• Intensidad de la señal ultrasónica (cuanto más grande, mayor actividad de la EP)

Graficar en el tiempo

• Los pulsos repetitivos sincronizados con la red indican PD
• Los ruidos aleatorios suelen ser interferencias mecánicas.

Espectro de frecuencia

• Las descargas parciales tienen “firmas” típicas
• Corona, El seguimiento y el arco tienen diferentes patrones.

Ubicación espacial

• Mover el sensor y comparar niveles con medidores de ultrasonido simples
• No SONASCREEN: triangulación acústica (FORMACIÓN DE HAZ)

LA CÁMARA ACÚSTICA SONASCREEN A VISUALIZACIÓN DE DESCARGA PARCIAL CON ULTRASONIDO

La cámara acústica portátil SONASCREEN 2 es la herramienta para visualizar descargas parciales con ultrasonido.

La cámara acústica portátil SONASCREEN 2 Genera imágenes acústicas desde el rango de frecuencia audible y ultrasónico.. El dispositivo localiza fuentes de sonido en tiempo real y muestra los resultados inmediatamente en la pantalla.. Además, la cámara proporciona información audible a través de auriculares industriales. Hacemos que los ultrasonidos sean audibles y visibles.

• Detección fiable de fugas y descargas parciales, incluso en entornos industriales ruidosos y con fuentes de sonido más grandes presentes
• Matriz optimizada con 176 micrófonos e imágenes acústicas 100 fps para resultados precisos en tiempo real

• Módulo de imágenes térmicas (Y) Integrado para un diagnóstico y análisis más completo de los eventos registrados.
• Software integrado de adquisición y análisis de datos.
• Resultados acústicos en tiempo real 100 fps
• Amplia gama de frecuencias (2 kHz – 100 kHz) para detectar sonidos audibles y ultrasonidos
• Retroalimentación acústica a través de auriculares industriales.
• Dispositivo portátil con protección IP54 (a prueba de salpicaduras)
• 8 Botones configurables para un control rápido.
• Peso reducido y tamaño reducido
• Detección de fuentes de sonido en rápido movimiento gracias a la alta resolución 100 fps y obturador global
• Grabación y análisis en profundidad.: la única cámara que permite un mayor procesamiento de los datos sin procesar grabados
• Dispositivo portátil: bajo peso, excelente ergonomía y tamaño compacto
• 8 Botones configurables para un flujo de trabajo intuitivo.
• 4 Diferentes modos con configuraciones predefinidas para un funcionamiento intuitivo sin necesidad de una formación exhaustiva
• IP 54 / protección contra el agua y el polvo: micrófonos encapsulados aptos para uso industrial
• Pantalla multitáctil HD 7 pulgadas

COMO UTILIZAR O SONASCREEN A VISUALIZACIÓN DE DESCARGA PARCIAL CON ULTRASONIDO

En el vídeo a continuación puedes ver cómo se utiliza este equipo para visualizar descargas parciales con ultrasonido..

DÓNDE LA TÉCNICA DE MEDICIÓN POR ULTRASONIDO ES MÁS EFECTIVA

Esta técnica es más efectiva en los siguientes equipos:

• Subestaciones energizadas
• Cuadros de media y alta tensión
• Aisladores, casquillos y seccionadores
• SIG (junto con UHF)
• Transformadores (con sensores de contacto)

limitaciones:

• Sensible al ruido mecánico (vento, motores, vibración)
• No reemplaza las pruebas eléctricas en el laboratorio.
• Depende en gran medida de la experiencia del operador.

Flujo de trabajo típico:

1. Equipo energizado
2. Visualización con sensor de ultrasonido.
3. Identificación de puntos con mayor intensidad
4. Comparación con la historia (tendencia)

Confirmación con otros métodos. (frecuencia ultraelevada, eléctrico, termografía)

COMO DIFERENCIAR CORONA, SEGUIMIENTO Y ARCO CON ULTRASONIDOS

El sonido es una de las formas más rápidas de distinguir la corona, Seguimiento y arco cuando se utiliza ultrasonido.. Cada uno tiene una “firma acústica” típica.

CORONA

Consiste en la ionización del aire alrededor de conductores energizados. (generalmente picos, bordes, tornillos).

Som característico

• Sibilancias continuas
• Me recuerda a una fuga de gas o “ssssss”
• Muy estable en el tiempo

Firma de ultrasonido

• frecuencia: 30–60 kHz
• Amplitud: bajo a promedio
• Señal constante, poco pulsante
• Normalmente sincronizado con el voltaje.

donde aparece

• Autobuses
• Conectores
• Puntas metálicas
• Aisladores en ambientes húmedos

Cuando la cámara se aleja y el sonido disminuye suavemente, normalmente es corona.

SEGUIMIENTO

Consiste en vertidos superficiales que “caminan” sobre el aislamiento contaminado. (polvo, sal, humedad).

Som característico

• Crepitación
• tipo freír, "creo-creo-creo"
• Intermitente

Firma de ultrasonido

• frecuencia: 20–80kHz
• Amplitud: variable
• Pulsos irregulares
• Evoluciona con el tiempo (se vuelve más intenso)

donde aparece

• Aisladores sucios
• Bujes
• Terminaciones de cables
• Superficies con humedad + Contaminación

En la práctica, si el nivel del sonido “salta” y cambia de intensidad → seguimiento.

ARCO VOLTAICO

El arco eléctrico consiste en una descarga completa entre dos potenciales. (fracaso grave).

El sonido característico es:

• estallidos fuertes
• "EN! SÍ! GRIETA!”
• puede dar miedo

Firma de ultrasonido

• frecuencia: larga (banda ancha)
• Amplitud: muy alto
• Pulsos violentos y aleatorios.
• No necesita estar sincronizado con la red.

donde aparece

• Conexiones sueltas
• Contactos defectuosos
• Interruptores y disyuntores
• Fallos de seguimiento avanzado

En la práctica, si la señal satura el equipo → arco inminente o activo. Atención a la seguridad.

Resumen rápido

Tipo	Costura	Comportamiento	Gravedad
Corona	Sibilancias continuas	Estable	⚠ Bajo
Seguimiento	Crepitación	Irregular	⚠⚠ Promedio
Arco	crepitantes secos	Explosivo	🚨alta

Es muy importante nunca utilizar sólo el oído o sólo el valor numérico. También debe combinarse:

• Sonido en auriculares
• Graficar en el tiempo
• Espectro de frecuencia
  Inspección visual y termografía.

CÓMO CAMBIA EL PATRÓN CON EL TIEMPO (DE CORONA → SEGUIMIENTO → ARCO)

La tendencia del comportamiento es muy importante para el diagnóstico predictivo.. En la práctica, corona, El seguimiento y la formación de arcos no son eventos aislados., pero las etapas de degradación del aislamiento, como se puede ver en el siguiente diagrama.

A continuación, se muestra cómo el patrón acústico (ultrasonido) evoluciona con el tiempo y qué observar en el campo.

Pasantía 1 – Corona (inicio de la degradación)

Condición de aislamiento: todavía intacto, pero con un campo eléctrico concentrado.

Costura

• Silbido suave y continuo
• muy repetitivo

Patrón en ultrasonido

• Frecuencia dominante: 30–60 kHz
• Amplitud: bajo y estable
• Poca variación entre días/semanas

¿Qué está pasando físicamente?

• Ionización del aire
• Producción de ozono y NOx
• Ataque químico lento al aislamiento

Riesgo

• Bajo en el corto plazo
• Alto, a la larga, se ignorado

Signo clásico: el valor en dB aumenta lentamente mes a mes.

Pasantía 2 - Seguimiento (degradación activa)

Condición de aislamiento: superficie ya contaminada y carbonizada.

Costura

• Crujidos irregulares
• “Freír eléctrica”

Patrón en ultrasonido

• banda más ancha (20–80kHz)
• amplitud flotante
• Pulsos intermitentes, no uniforme

¿Qué está pasando físicamente?

• Formación de caminos conductores.
• Descargas superficiales repetidas
• Calefacción localizada

Riesgo

• Moderado a alto
• Puede evolucionar rápidamente (días o semanas)

Signo clásico: gráfico "vanguardista", con picos que aparecen y desaparecen.

Pasantía 3 – Arco (fallo inminente o activo)

Condición de aislamiento: roto o casi roto.

Costura

• Agrietamiento seco y fuerte
• Sonidos impulsivos

Patrón en ultrasonido

• espectro de banda ancha
• muy alta amplitud
• Saturación de sensores
• Pulsos caóticos

¿Qué está pasando físicamente?

• Canal ionizado permanente
• Alta corriente
• Erosión térmica y mecánica.

Riesgo

• Crítico
• Puede causar explosión, incendio o apagado inmediato

Signo clásico: Aumento abrupto del nivel ultrasónico en poco tiempo..

 La evolución típica en el tiempo es la siguiente:

Corona ──────── ► Seguimiento ─── ► Arco

(años/meses)        (semanas)       (horas/días)

Esto aparece en el historial de mediciones de la siguiente manera:

• Corona: curva suave, crecimiento lento
• Seguimiento: curva irregular, con tacones
• Arco: salto casi vertical

Por eso la tendencia es más importante que el valor absoluto al medir ultrasonidos.

La acción recomendada en cada etapa es la siguiente:

Pasantía	Acción recomendada
Corona	Monitor + corrección geométrica
Seguimiento	Limpieza, el secado, reemplazo planificado
Arco	Intervención inmediata

La regla general del campo es la siguiente:

Sonido continuo = tiempo para planificar
Sonido intermitente = actúa pronto
Sonido explosivo = detener todo

EJEMPLOS REALES DE TENDENCIAS EN DB

A continuación se muestran ejemplos de cómo aparece la tendencia en dB en la práctica., como se ve en las inspecciones por ultrasonidos según IEC 62478.

Importante: los valores son reales/típicos del campo, pero siempre en relación con el equipo y la ganancia utilizada..

ejemplo 1 — Corona estable (situación controlada)

Historia (mismo punto, misma configuración)

Mes	nivel ultrasónico
Enero	18 dB
Febrero	19 dB
Marzo	20 dB
Abril	20 dB

lo que se escucha

• Sibilancias continuas
• sonido limpio, sin estallidos

Interpretación

• Crecimiento lento y predecible
• Marco IEC: actividad inicial de DESCARGA PARCIAL
• Acción: monitor

Firma corona clásica
Curva casi recta, sin picos.

ejemplo 2 — Corona → Seguimiento (degradación continua)

Historia

Semana	nivel
T1	22 dB
T2	24 dB
T3	29 dB
T4	27 dB
T5	33 dB

lo que se escucha

• sibilancias + crepitantes ocasionales
• Sonidos intermitentes

Interpretación

• Aumento no lineal
• Fluctuaciones → contaminación / humedad
• Marco IEC: Descarga parcial superficial (seguimiento)

Alerta amarilla
Aquí mucha gente comete el error de pensar que es “normal” porque a veces el valor baja.

ejemplo 3 — Seguimiento avanzado (pre-falla)

Historia

Día	nivel
D1	30 dB
D2	36 dB
D3	34 dB
D4	41 dB
D5	45 dB

lo que se escucha

• fritura fuerte
• pulsos frecuentes

Interpretación

• Tendencia acelerada
• Gran variabilidad
• Marco IEC: degradación activa del aislamiento

Ventana de intervención corta
Planifique detenerse ahora, no en el próximo ciclo.

ejemplo 4 — Salto abrupto → Arco inminente

Historia

Hora	nivel
08:00	38 dB
10:00	40 dB
12:00	58 dB
12:05	Saturación

lo que se escucha

• crepitantes secos
• Sonidos explosivos

Interpretación

• Aumento casi vertical
• Fuera del régimen de alta parcial (CEI 60270)
• Arco eléctrico activo o inminente

Acción inmediata

Cómo dibujar curvas mentalmente

Corona:        ────────╮

Seguimiento:      ──╮─╯╮─╯╮

Arco:          ────│││⬆

Criterios prácticos (utilizado en el campo)

✔ +2 una 3 dB lento → envejecimiento normal
⚠ +5 una 10 dB en semanas → seguimiento
🚨 +10 dB en horas/días → arco inminente

(siempre y cuando exista regulación, El sensor y la distancia son constantes.)

Regla general para los informes IEC

nunca escribas:

“el valor alcanzado 35 dB, por lo tanto es crítico”

Siempre escribe:

“un aumento en 13 dB relativo a la medición de referencia, que indica la progresión de la actividad de descarga parcial de acuerdo con IEC 62478”

ULTRASONIDOS EN NORMAS IEC

Descripción general de dónde ingresa el ultrasonido a IEC

Las normas IEC no sustituyen al método eléctrico clásico, pero reconocer la ecografía como un método complementario, especialmente para:

• inspecciones en línea
• equipo energizado
• diagnóstico cualitativo + tendencia

Los principales son:

• CEI 60270
• CEI 62478

CEI 60270 - una base (metodo electrico)

¿Qué dice ella?:

• Define descarga parcial como pulsos medidos en pC.
• Método eléctrico convencional
• Ambiente controlado (laboratorio)

Conexión con corona / seguimiento / arco

• CEI 60270 no clasifica por “sonido”
• Proporciona la referencia física para descargas parciales.
• La corona y el seguimiento aparecen como patrones de pulsos eléctricos.
• El arco normalmente ya excede el alcance de la descarga parcial

La traducción en la práctica es la siguiente.:
Utilice un IEC 60270 como referencia teórica, pero no intente forzar al PC a realizar mediciones ultrasónicas.

CEI 62478 — donde la ecografía entra oficialmente en juego

Esta es la norma clave para lo que se describió..

lo que ella reconoce:

• El ultrasonido como método no convencional
• Uso en detección, análisis de ubicación y tendencias
• Evaluación cualitativa de la actividad de vertidos parciales.

Conexión directa con prácticas

Corona

• CEI 62478: Descarga parcial de baja energía
• Ultrasonido:
  • señal continua
  • banda estrecha
• Clasificación: actividad inicial de descarga parcial

Descrito como:

“Actividad incipiente de Descarga Parcial detectada por método acústico”

Seguimiento

• CEI 62478: Descarga parcial superficial
• Asociado con:
  • Contaminación
  • envejecimiento del aislamiento
• Ultrasonido:
  • pulsos irregulares
  • banda más ancha

Descrito como:

“Actividad de descarga parcial superficial con degradación progresiva del aislamiento”

Arco

• Aquí es crucial
  La CEI lo deja claro:

El arco eléctrico ya no es una descarga parcial.

• Ultrasonido:
  • saturación
  • impulsos caóticos
• Clasificación normativa:
  • falla dieléctrica
  • condición de funcionamiento anormal

El idioma correcto a utilizar es el siguiente.:

“emisión acústica compatible con arco eléctrico (más allá de la fase de Descarga Parcial)

Cómo escribir esto correctamente en un informe IEC

Texto de ejemplo 100% alineado con los estándares:

“Se detectó actividad acústica compatible con descargas parciales, según métodos no convencionales reconocidos por la IEC 62478.

El patrón evolutivo de la señal indica la progresión de la ionización gaseosa. (corona) para descargas superficiales (seguimiento), en riesgo de transición al arco eléctrico, condición que excede el régimen de DESCARGA PARCIAL definido en IEC 60270”.

Tabla resumen (de acuerdo con IEC)

Pasantía	Marco IEC	Situación
Corona	Descarga parcial gasosa	Monitorizable
Seguimiento	Descarga parcial superficial	Degradación activa
Arco	Falla dieléctrica	Fuera del régimen de ALTA PARCIAL

Errores comunes a evitar

DESCARGA PARCIAL medida en dB”
Valor absoluto de la descarga ultrasónica”

Correcto:

• nivel relativo
• tendencia
• correlación con IEC 60270

Regla de oro normativa

CEI 60270 define qué es DESCARGA PARCIAL
CEI 62478 Define cómo detectar fuera del laboratorio.