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El uso de cables subterráneos

Un cable subterráneo es una línea eléctrica tendida en el suelo con un aislamiento especialmente duradero en el exterior, es decir, la cubierta del cable, que evita su destrucción debido a influencias químicas en el suelo o pequeños animales (roedores) que viven en el suelo.

Los cables subterráneos tienen varias ventajas en comparación con las líneas aéreas. Están protegidos contra daños, incluida la intemperie, y no interrumpen visualmente el paisaje. Las desventajas incluyen mayores costos de mantenimiento y mayor dificultad para localizar fallas, como las causadas por trabajos de construcción y daños no intencionales a cables tendidos bajo tierra. Los costos más altos asociados con estos factores son desventajosos en aplicaciones de ingeniería energética en el rango de alto voltaje.

En el sector de las telecomunicaciones, los cables de conexión local están presurizados a un nivel de 10 mbar. Como resultado de esta sobrepresión, se sopla aire contra la humedad que se infiltra en caso de fugas menores en la cubierta del cable, de modo que no pueda penetrar la humedad. En caso de caída de presión, un sensor indica que se está escapando aire del sistema. Luego, el cable se bombea con un gas especial, lo que permite localizar la fuga con la ayuda de un equipo de detección.

Detección de fuente de falla

El objetivo de la detección de fuentes de fallas es identificar cables rotos o pinzados y localizar la falla. Para ello se aprovechan las propiedades de la reflectometría en el dominio del tiempo para detectar los cambios que se produzcan en el medio. El TDR se puede utilizar para localizar el extremo del cable, una rotura de cable o un cortocircuito entre los conductores internos y externos.

Tendido de cables subterráneos con E-Power Pipe® Gráfico: Herrenknecht AG

Reflectometría de dominio TDR/tiempo

La denominada medición TDR es una posible opción para examinar cables. TDR significa reflectometría en el dominio del tiempo que se puede utilizar para determinar la longitud de los cables y para detectar fallas de cables, roturas de cables, cortocircuitos y cables pinzados.

Un instrumento de medición de TDR, por ejemplo, el METRACABLE TDR, emite un pulso eléctrico y luego calcula las longitudes de los cables o las ubicaciones de las fallas en función del tiempo que transcurre antes de que el pulso regrese al transmisor. También se puede identificar una amplia variedad de fallas analizando las diversas formas de onda.

Mediante el método TDR, el instrumento transmite un pulso al cable que se refleja en las fallas del cable y luego regresa al instrumento. El tipo de falla se puede determinar sobre la base de curvas de reflexión características.

Un instrumento de medición TDR es una herramienta poderosa para verificar líneas simétricas. Además de determinar la longitud del cable, las curvas de reflexión mostradas también se pueden utilizar para identificar y localizar fallas en el cable. Esto ahorra tiempo durante la resolución de problemas y evita trabajos innecesarios.

Con la ayuda de un generador de funciones escalonadas, se genera una señal inclinada en un extremo del cable. El borde de la señal se propaga a través del medio y se refleja cuando llega al otro extremo, o por fallas dentro del cable. Con la ayuda de un circuito de evaluación adecuado o un osciloscopio, la señal transmitida se compara con su reflexión y se determina la información sobre el tiempo de tránsito y la amplitud de la reflexión, así como sus características capacitivas, resistivas e inductivas. La simple vista de los reflejos en el osciloscopio permite al observador evaluar sus características, incluso sin un conocimiento técnico profundo.

Tipos de cable

Los cables tienen varias propiedades eléctricas que influyen en la medición de la longitud. Para garantizar que la medición de la longitud sea lo más precisa posible, se debe tener cuidado de utilizar el valor correcto de velocidad de propagación (valor VP). Cuanto más preciso sea este valor, con mayor precisión se mostrará la longitud del cable. Las bases de datos de cables integradas en instrumentos de prueba como el METRACABLE TDR incluyen varios tipos de cables, junto con las características del cable que son relevantes para la medición de longitud. Se admiten cables simétricos (consulte la figura para ver ejemplos). Las opciones exactas que ofrece un TDR se describen en las secciones siguientes.

Un detector de fallas de cable adecuado puede examinar una amplia gama de diferentes tipos de cables utilizando el método TDR y detectar posibles ubicaciones de fallas. El METRACBLE TDR es capaz de examinar cables con longitudes de hasta 15 kilómetros.

Medida de longitud

La medición de la longitud de los cables en la industria eléctrica fue una de las primeras aplicaciones de la reflectometría en el dominio del tiempo. El TDR se utiliza para medir el tiempo que tarda un pulso emitido en regresar al instrumento después de la reflexión. Si se conoce la velocidad de propagación del cable, que depende del aislamiento del cable, el tiempo medido se puede utilizar para inferir directamente la longitud del cable. El término radar de cable ha evolucionado a partir de esta aplicación.

Mientras que en el pasado se requerían osciloscopios para estas mediciones, ahora están disponibles instrumentos de medición listos para usar que muestran el valor de longitud directamente. Este método se utiliza ampliamente en los campos de las telecomunicaciones y la tecnología de redes. Cuando se instala cableado nuevo en edificios, el cable de red instalado se factura a partir de los valores medidos según la reflectometría en el dominio del tiempo.

Detección de fuente de falla

El objetivo de la detección de fuentes de fallas es, por ejemplo, identificar cables subterráneos rotos o pinzados y señalar la ubicación de la falla respectiva. Las propiedades de la reflectometría en el dominio del tiempo se aprovechan para este fin, para detectar no solo la reflexión total, sino también todos los cambios en el medio. La reflexión total solo ocurre al final del cable, en una rotura de cable o en un cortocircuito entre los conductores internos y externos. Mientras el pulso se propague a lo largo de un medio inalterado, la impedancia de onda en el cable no cambia. Sin embargo, si la onda de pulso encuentra un pinchazo, la impedancia cambia y se produce una reflexión parcial. La ubicación y el alcance del pellizco se pueden inferir a partir del momento de llegada del reflejo y su naturaleza.

Ancho y duración del pulso

El ancho del pulso o la duración del pulso también influyen en la medición. Las duraciones de pulso más pequeñas tienen una resolución mucho mejor, es decir, se pueden usar para localizar fallas que están muy próximas. Como desventaja, ya no se pueden medir longitudes mayores, ya que debido a la atenuación resultante del cable largo, la reflexión del pulso corto es demasiado pequeña para permitir la medición. Esta relación se invierte para anchos de pulso más grandes. Se pueden medir cables más largos, pero es posible que algunas de las fallas no se muestren. Esto puede hacer que sea necesario realizar varias mediciones.

Fallas típicas de cable y sus formas de onda

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