¡La pregunta del trillón de dólares por cable!

La capacitación en el manejo adecuado de cables, empalmes y terminaciones de cables de alimentación es una necesidad.

13 de octubre de 2015: un billón de dólares es probablemente una estimación conservadora si se tiene en cuenta la magnitud de los problemas del cable de alimentación en los EE. UU.

Es probable que un billón de dólares sea una estimación conservadora si se considera la magnitud de los problemas de los cables de alimentación en los EE. UU. Hace tiempo que se sabe que los sistemas de cables en los EE. UU. han alcanzado y, en muchos casos, superado su expectativa de vida. Seamos realistas, el reemplazo total de una instalación de cable subterráneo es costoso, requiere mucho tiempo y muchas veces resulta en horarios fuera de horario y autorizaciones que requieren que los clientes se queden sin energía durante la reconexión de la energía a la instalación.

Hay mucho que decir sobre el problema del envejecimiento de los cables de alimentación y mucho se ha publicado sobre las fallas en los cables, empalmes y terminaciones. El análisis establece claramente los problemas con los cables neutros concéntricos de polietileno envejecido (XLP) que fueron el soporte principal para las instalaciones de servicios públicos en los años 60 y 80. Estos cables, que se pensaba que eran la respuesta a muchos problemas de instalación, resultaron ser un "gran desastre", teniendo en cuenta la confiabilidad y los costos de reemplazo.

Gran parte de este tipo de cable tenía un diseño de neutro concéntrico (CN) y no tenía cubierta para protegerlo del medio ambiente o de daños por instalación. Ingrese "agua", el culpable del siglo en lo que respecta al aislamiento XLP. En defensa de los fabricantes e ingenieros de servicios públicos, nadie sabía lo que sucedería entre el agua y el aislamiento de polietileno reticulado, es decir, la formación de árboles de agua en el aislamiento. Dado que esta condición se desarrolla lentamente y mucho más lentamente para conducir a la falla total del aislamiento a través de la formación de árboles eléctricos en toda regla, no fue evidente desde el principio que estos 40 años. los cables solo durarían la mitad de ese tiempo, y muchos solo durarían de 10 a 15 años antes de fallar. El polietileno reticulado resistente a árboles (TRXLP) apareció en escena a finales de los 90 para la mayoría de las empresas de servicios públicos y este problema de formación de árboles desaparecerá en gran medida con el tiempo en su mayor parte. La mayoría de las empresas de servicios públicos son muy conscientes de este problema hoy en día y se encuentran en las etapas iniciales o intermedias de proporcionar procesos de rejuvenecimiento de "alta tecnología" que extienden la vida útil de los cables o están planeando el reemplazo completo de estos cables en grandes cantidades a costos significativos.

Las empresas de servicios públicos y las industrias con grandes sistemas de cable se encuentran actualmente en varias etapas para abordar los problemas con los cables XLP envejecidos. Dos temas siguen surgiendo en las discusiones de la industria que son muy importantes para abordar esta gran preocupación. Uno es "Mantenimiento basado en la condición" y el otro es "Pruebas de diagnóstico". Ambos temas son extremadamente importantes, considerando los costos incurridos con el reemplazo del cable. El tercer elemento que se aborda en este documento es el “factor humano”, que se definirá en una discusión posterior.

Primero, analicemos el mantenimiento basado en la condición. Hace poco conocí a un ingeniero en una gran empresa de servicios públicos a la que se le asignó la responsabilidad de gestión general de un proyecto de sustitución de cables de 150 millones de dólares. Esta es una gran oportunidad para la posibilidad de un gran éxito o podría resultar en un desastre financiero sin un enfoque planificado que involucre una filosofía de mantenimiento basada en condiciones. Algunas de las preocupaciones que uno debería tener relacionadas con el tema del mantenimiento del cable son:

1. ¿De cuánto cable estamos hablando? 10K pies? 100k pies? 500k pies?
2. ¿Qué tipo de cable, cuándo se instala, qué tamaño, voltaje, etc.?
3. ¿Cuál es la historia de la planta de cable?
4. ¿Cuál es el modo de construcción? ¿Entierro directo, en conducto, aéreo, sistemas de ductos, etc.?
5. ¡Costo final de materiales y mano de obra!
6. ¿Hay mano de obra disponible con personal de cable competente?
7. ¿En qué punto del ciclo de vida se está considerando el cable? ¡Esta es una gran pregunta!
8. ¿Qué metodología se va a utilizar para determinar la condición y la prioridad de reemplazo?

Estas son algunas de las preguntas que deben tenerse en cuenta en relación con el mantenimiento del cable. Estos artículos merecen consideraciones infinitamente más detalladas que las discutidas aquí. Nuestro objetivo es señalar la importancia de la filosofía de mantenimiento basado en la condición en relación con el mantenimiento del cable en lugar de detallarla.

Esto trae a colación el segundo tema de discusión, Pruebas de diagnóstico, y se refiere al término "condición" en el tema de mantenimiento. Durante años, los cables han sido probados para su aceptación y mantenimiento empleando una tecnología antigua conocida como DC Hipot. Esta tecnología se ha utilizado durante décadas para probar y volver a probar cables que utilizan aislamiento de papel laminado (PILC) y ha demostrado ser muy exitosa. Esta tecnología es económica, fácil de usar y parecía ser la opción lógica para continuar probando cables nuevos y envejecidos en servicio del diseño extruido XLP. Este enfoque resultó ser la elección equivocada gracias a los esfuerzos del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI). EPRI concluyó que los cables XLP envejecidos que ya se encontraban en las etapas de formación del árbol de aislamiento desarrollarían "cargas espaciales" que permanecían en el aislamiento después de la prueba y, cuando se reenergizaban con la frecuencia de la línea, podrían fallar rápidamente. Esta fue una revelación significativa en la industria del cable, ya que en ese momento no había una alternativa comprobada ni estándares de consenso de la industria que proporcionaran pautas alternativas para las pruebas. Muchas empresas detuvieron las pruebas en cualquier forma y los sistemas de cable nuevos y envejecidos se quedaron sin ninguna prueba de aceptación o mantenimiento. Ingrese a la "Edad Oscura" para la prueba de cables. Hoy, sin embargo, tenemos estándares industriales actuales (IEEE 400 Bundle Series y NETA) que brindan pautas para pruebas de resistencia (aceptación) y pruebas de diagnóstico para la resolución de problemas, tendencia y diagnóstico de la condición del cable.

Estas nuevas tecnologías de prueba llegan en un momento oportuno y, en su mayor parte, evolucionaron debido a la necesidad de diagnosticar la condición de los cables envejecidos en servicio en los EE. UU. y otros países con los mismos problemas de cables. Debido al problema del uso de voltajes de prueba de corriente continua como se mencionó anteriormente y los requisitos para usar una frecuencia de línea de 60 Hz para probar cables de alta capacidad de gran longitud, la frecuencia muy baja (VLF) se ha convertido en una tecnología de prueba popular. VLF se utiliza para realizar pruebas de prueba de resistencia (aceptación), así como pruebas de diagnóstico de factor de disipación (VLF Tan Delta). VLF Tan Delta utilizado junto con la prueba de descarga parcial ha demostrado ser un método exitoso para analizar la condición de los cables dieléctricos extruidos (XLP) envejecidos en servicio y no causar ningún deterioro adicional del aislamiento.

Existen numerosos fabricantes en los EE. UU. y otros países que fabrican todo tipo de unidades de prueba para realizar pruebas de diagnóstico. Los estándares de consenso de la industria respaldan las tecnologías y brindan pautas para que las empresas de servicios públicos y las industrias en los EE. UU. administren programas de prueba efectivos para abordar los problemas complejos relacionados con las instalaciones de cables eléctricos subterráneos. El método de prueba aplicado y el equipo específico por lo general están dictados por cómo se utilizará la información. El tamaño del sistema de cable y el efecto de los datos de prueba en relación con la confiabilidad y el costo dictan en última instancia decisiones de mantenimiento basadas en condiciones.

La complejidad de las nuevas tecnologías de prueba, la evaluación de los resultados de las pruebas y la importancia de las buenas prácticas de instalación nos lleva al último tema de discusión, el "Factor humano". Teniendo en cuenta el costo y la importancia de nuestros sistemas eléctricos en los EE. UU., tenemos que hacernos esta pregunta:
“¿Dónde, en todos los planes y mejoras tecnológicas para nuestros sistemas de cable, hemos proporcionado capacitación técnica, de seguridad y habilidades para nuestros recursos humanos?” Buena pregunta teniendo en cuenta los millones de dólares que se gastan en nuevos cables, nuevas tecnologías, nuevos equipos y métodos de prueba. Con todos los problemas técnicos y de planificación que abordar con respecto a los problemas de cable en cuestión, es fácil pasar por alto el único recurso que garantizará que no se cometan los mismos errores que continuarán atormentándonos una y otra vez en el futuro.

Los estudios de NEETRAC señalan que las principales causas de las fallas de los cables en los EE. UU. están vinculadas a problemas de mano de obra deficiente durante el tendido, el empalme y la terminación del cable. Siendo esto cierto y bien documentado, es razonable esperar que sin un cambio de dirección, se repetirán los mismos resultados. Los millones de dólares gastados en rejuvenecimiento del aislamiento, reemplazo de cables y empalmes y terminaciones no tendrán los efectos positivos esperados en la confiabilidad del servicio, los ingresos y la reducción de costos. El resultado será sombrío y, en última instancia, se volverá a abordar el problema de la mano de obra en lo que respecta a la instalación de cables y, como nos dice la experiencia, a costos mucho más altos.

Garantizar la excelencia en la mano de obra y la aplicación adecuada de las tecnologías para la instalación y prueba de cables requiere una capacitación y demostración significativas para los trabajadores involucrados en el mantenimiento de cables.

Uno de los aspectos más importantes del trabajo con cables son los requisitos absolutos de seguridad. Los trabajadores están rutinariamente involucrados en trabajar en sistemas de energía que estaban o posiblemente podrían estar energizados. Muchas veces, el técnico estará trabajando en una sección del tablero de distribución y los tableros de distribución adyacentes a cada lado seguirán energizados. La mayoría de los equipos de prueba de alta tensión y alta potencia utilizados en las pruebas de resistencia y diagnóstico de los cables de alimentación pueden producir descargas eléctricas letales, por lo que es necesario tomar importantes precauciones de seguridad para garantizar la seguridad de todos los trabajadores involucrados en la prueba o en el área. donde se realizan las pruebas. OSHA 29 CFR 1910.269 (o) Pruebas e instalaciones de prueba proporciona regulaciones para los trabajadores involucrados en pruebas de alto voltaje y alta potencia. OSHA exige además que los empleados deben estar capacitados antes de realizar este tipo de trabajo. Existen muchas otras reglamentaciones y normas relacionadas con el mantenimiento y las pruebas de los sistemas de cables de alimentación que deben incorporarse a las prácticas de trabajo seguras y la capacitación para trabajar en o cerca de los sistemas de cables de alimentación.

La capacitación en el manejo adecuado de cables, empalmes y terminaciones de cables de alimentación es una necesidad o los mismos modos de falla reaparecerán en el futuro. Se ha dicho muchas veces en la industria que alrededor del 90% de la integridad de un empalme o terminación está en la "preparación del cable". Muchas de las fallas de empalmes o terminaciones ocurren debido a una preparación inadecuada del cable, ya sea por una mala aplicación de los productos, herramientas o algún error humano al quitar y dimensionar las capas del cable. Los kits de empalme modernos vienen con instrucciones detalladas sobre cuál es el proceso, pero no brindan la experiencia para realizar los pasos en las instrucciones del kit que se necesitan para tener éxito en el empalme. El empalme y la terminación de los cables de alimentación es un problema de artesanía y debe abordarse con una experiencia práctica significativa asesorada o instruida por personal de cable muy competente. Hay un esfuerzo significativo actualmente en los EE. UU. en las grandes empresas de servicios públicos, ya que gran parte de su personal de cable con experiencia se ha jubilado y ya no está disponible para brindar la tutoría que tanto necesita el personal subalterno involucrado en el mantenimiento del cable. Aumentar la capacitación, la certificación y la demostración de habilidades y tecnología de prueba de empalme de cables es una necesidad que avanza hacia el futuro, donde la confiabilidad y el costo de mantenimiento seguramente serán problemas.

Las pruebas de diagnóstico que utilizan un equipo de prueba de descarga parcial y un software para analizar los datos de la prueba están muy atrasadas en tecnología con respecto a una prueba de megóhmetro y una prueba de alto potencial de CC. Los técnicos de prueba deben estar capacitados no solo en todos los aspectos de seguridad del trabajo, sino también en la tecnología de la prueba y cómo usar el equipo de prueba. No solo las pruebas de diagnóstico son un problema, sino también la ubicación de fallas en los cables, debido a las mejoras tecnológicas en ese tipo de equipo y las limitaciones para localizar fallas en sistemas de cables XLP envejecidos.

Al resumir las discusiones anteriores, debemos considerar todos los aspectos de un programa de mantenimiento de cables basado en la condición bien planificado. Es imperativo que se analice la planta de cables para determinar el estado de los sistemas de cables. Los cables XLP envejecidos instalados entre los años 60 y 80 deben examinarse y probarse para tomar las medidas correctivas necesarias. Los cables deben probarse y priorizarse según su condición, utilizando lo último en tecnologías de pruebas de diagnóstico. Usando datos de prueba y experiencia en cables, podemos tomar decisiones relacionadas con el reemplazo, el rejuvenecimiento y simplemente volver a empalmar y terminar.

Una de las partes más importantes del rompecabezas de cables en general es el factor humano. No tiene buen sentido comercial instalar millones de dólares en cables nuevos, comprar costosos equipos de prueba y repetir los mismos problemas de mano de obra solo para experimentar los mismos tipos de fallas en los cables en el futuro.
La seguridad del personal es el factor más importante y se debe prestar mucha atención al personal involucrado en pruebas de alta tensión y alta potencia. Los procedimientos de trabajo seguros, el equipo de protección personal, las herramientas de línea viva, los terrenos de protección personal y la protección del área de trabajo son solo algunos de los elementos que requieren capacitación.

Referencias

1. Notas del subsuelo
   - por Nigel Hampton y Josh Perkel, NEETRAC
   Matthew Olearczyk, Instituto de Investigación de Energía Eléctrica
   Neil Weisenfeld, Consolidated Edison Nueva York
   Revista IEEE Power and Energy - noviembre-diciembre de 2010
2. Análisis de fallas de accesorios de cables
   - por Dean Williams, NEETRAC
   Sesión educativa de ICC - Fountain Hill, AZ, 16-20 de octubre de 2010
3. Pruebas de diagnóstico de sistemas de cables subterráneos (Iniciativa centrada en el diagnóstico de cables)

(Números de proyecto NEETRAC: 04-211/04-212/09-166)

1. 4. Diciembre 2010
   5. Efecto de las pruebas de CC en cables con aislamiento de polietileno reticulado extruido - Fase II

Identificación del producto: TR-101245-V2
Fecha de publicación: 01-dic-1995
Nombre del sector: suministro y utilización de energía

Sobre el Autor:
alan marcos francos
Instituto de formación AVO - Especialista sénior en seguridad

Mark tiene más de 48 años en la industria de servicios eléctricos con una amplia experiencia en seguridad eléctrica y distribución de energía. Mark jugó un papel decisivo en el desarrollo de la Auditoría de Seguridad Eléctrica Pre-OSHA para la industria y la realización de auditorías in situ de instalaciones, instalación de equipos y sistemas eléctricos, procedimientos de seguridad, registros y programas de capacitación, todos basados en las reglamentaciones de OSHA y NFPA y otras normas de la industria. normas de consenso. Mark ha sido un instructor autorizado de OSHA para todas las reglamentaciones generales de la industria y la construcción. Mark es un técnico de fibra óptica certificado, un instructor de fibra óptica certificado (n.º 839) y un miembro acreditado de la Asociación de fibra óptica. Su participación en numerosas asociaciones incluye miembro del Comité Suplente NFPA 70E 2000, Asociación Internacional de Inspectores Eléctricos, Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Seguridad, Junta Nacional de Certificación de Empalmes de Cables y Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales. Mark ha brindado capacitación en seguridad eléctrica y ha realizado auditorías de seguridad eléctrica en minas para la industria general, servicios públicos y minas, tanto subterráneas como de superficie. Mark ha instruido todos los aspectos del empalme, la terminación, las pruebas y la ubicación de fallas de cables de alimentación durante 25 años y ha sido fundamental en el desarrollo del Programa de certificación de técnicos de cables del Instituto de capacitación AVO.

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