Termografía infrarroja para uniones de líneas: detección de puntos calientes
Cada unión en una línea aérea —abrazadera de tensión, manguito de compresión a mitad de tramo, abrazadera de ranura paralela, terminal atornillado, conector de perforación de aislamiento— es, en primer lugar, una conexión eléctrica y, en segundo lugar, un ensamblaje mecánico. En el momento en que aumenta su resistencia de contacto, la unión comienza a convertir la corriente de transporte en calor, y sigue haciéndolo silenciosamente durante meses. Desde el suelo no se nota nada diferente. La línea soporta la carga completa, la abrazadera sujeta el conductor, y el defecto solo se manifiesta cuando el conductor recocido o el accesorio quemado se sueltan.
La termografía infrarroja es el único método de rutina que permite detectar estas uniones antes de que fallen, ya que el calor es la huella característica del defecto. No reemplaza la inspección a pie que se describe en inspección de los accesorios de las líneas aéreas, que detecta la corrosión, las piezas sueltas y las grietas en el cuerpo; es la parte complementaria que revela el estado que no se puede ver a simple vista. A continuación se explica cómo funciona el método, las condiciones de carga y climáticas que determinan si vale la pena desplazarse para realizar un escaneo, cómo configurar la cámara y cómo interpretar una lectura sin inventar umbrales. Aquí no se mencionan límites de temperatura ni de diferencia de temperatura: esos pertenecen al procedimiento de inspección térmica de tu empresa de servicios públicos y a la norma aplicable, y cada recomendación que se presenta a continuación está redactada de manera que esos documentos puedan integrarse.
Lo que realmente te está diciendo un lugar de moda
Una unión conduce la corriente a través de un número reducido de puntos de contacto reales entre metales, no a través de toda la interfaz aparente. La conducción ocurre donde la presión de contacto rompe las películas superficiales. Si la presión disminuye —por deslizamiento del perno, ciclos térmicos, acumulación de productos de corrosión en la interfaz o salida de los hilos conductores de un manguito de compresión—, el número de puntos de contacto activos disminuye, la resistencia aumenta y la pérdida en la unión se eleva proporcionalmente al cuadrado de la corriente.
El calor no tiene adónde ir localmente en un conductor expuesto al aire libre, por lo que fluye a lo largo del metal y se irradia hacia el exterior. Una unión en buen estado, con la misma corriente, suele estar ligeramente más fría que el propio conductor, ya que los accesorios de aluminio y cobre suelen conducir mejor que el conductor trenzado. Por lo tanto, una unión que esté más caliente que el conductor a ambos lados ya indica una resistencia varias veces superior a su valor original al momento de la instalación; el calor es desproporcionado mucho antes de que sea visible. Por eso el escaneo térmico es más un instrumento de tendencia que un medidor de «aprobado/reprobado»: el valor de la lectura radica principalmente en cómo cambia entre un escaneo y otro y cómo se compara con los puntos adyacentes.
Esto tiene dos consecuencias para los compradores y los encargados de la planificación del mantenimiento. En primer lugar, las uniones que más vale la pena inspeccionar son aquellas cuyo historial de instalación es menos confiable: las conexiones atornilladas y engarzadas en el campo que se realizaron bajo la presión de cumplir con los plazos, y cualquier accesorio que se haya reacondicionado tras un daño en el conductor del tipo descrito en manguitos y parches de reparación para conductores. En segundo lugar, una unión caliente no es necesariamente un defecto de los componentes. Puede tratarse de un accesorio en buen estado instalado incorrectamente, lo que cambia la solución: en lugar de reemplazar la pieza, basta con volver a apretarla, volver a engarzarla o volver a limpiarla; y el escaneo no puede indicarte cuál es la solución hasta que alguien suba a revisarla.
Cómo ve la cámara una articulación
Una cámara infrarroja no mide la temperatura. Mide la radiación que emite una superficie y, a partir de ahí, calcula una temperatura suponiendo que la superficie irradia como un cuerpo con una eficiencia determinada: el ajuste de emisividad. Si ese ajuste es incorrecto, el número que aparece en la pantalla es ficticio, ya que la relación entre la radiación y la temperatura es muy pronunciada en estas longitudes de onda.
La complicación con las líneas aéreas es que los metales involucrados son malos radiadores. El acero galvanizado nuevo y brillante, el cobre desnudo y el aluminio reluciente tienen baja emisividad, lo que provoca dos efectos perjudiciales a la vez: la cámara subestima su temperatura real y la superficie se comporta como un espejo, reflejando el cielo, el suelo y el sol hacia tu detector. Las superficies envejecidas, oxidadas, anodizadas, pintadas o sucias irradian de manera mucho más acorde con la configuración de la cámara, por lo que las líneas viejas se escanean con mayor precisión que las nuevas. La mayoría de los estudios prácticos resuelven esto basándose en comparaciones relativas entre superficies similares en ángulos similares, en lugar de en cifras absolutas.
La distancia y el ángulo completan el panorama. Una unión en el punto medio del tramo, vista desde abajo en un ángulo pronunciado, muestra solo una pequeña fracción de su área real, y la cámara promedia esa fracción con el cielo que se ve detrás. Desde muy lejos, la unión ocupa solo unos pocos píxeles y la temperatura reportada es una mezcla de la unión, el conductor y el fondo. Más cerca, con una perspectiva más frontal y con la unión ocupando un bloque considerable de píxeles, la lectura cobra sentido. Por lo tanto, un estudio térmico productivo se planifica en función del acceso —caminos debajo de la línea, posiciones de las cucharas, alturas de las estructuras— y no solo en función de la configuración de la cámara.
Condiciones que determinan si vale la pena realizarse un examen de imagenología
El escaneo térmico solo funciona cuando la línea está generando suficiente calor como para detectar sus propios defectos. La carga, el viento y el sol son los tres factores clave, y una inspección realizada en el momento incorrecto genera un informe que parece impecable, pero que es peor que no tener informe alguno, ya que clasifica todas las uniones como en buen estado.
| Condición | Por qué es importante | Manejo práctico |
|---|---|---|
| Carga en el circuito | El calentamiento de una unión aumenta con el cuadrado de la corriente. Un alimentador con poca carga puede ocultar una unión muy deteriorada, ya que no hay suficiente corriente para calentarla por encima de la temperatura de fondo. La temperatura absoluta no da mucha información sobre la gravedad del problema, a menos que también se conozca la carga en el momento de la inspección. | Planifica las inspecciones en función de la carga máxima prevista y registra la carga junto a cada imagen. Una articulación que se haya escaneado con baja carga y se haya considerado “en buen estado” debe volver a escanearse con alta carga antes de darla por aprobada. Considera cualquier inspección realizada con una carga inferior a la normal durante el día únicamente como una revisión preliminar. |
| Viento | El aire en movimiento aleja el calor de la junta tan rápido como se genera. Un día con ráfagas de viento atenúa el contraste entre las juntas en buen estado y las defectuosas, y lo hace de manera desigual a lo largo de la línea, por lo que la comparación entre estructuras deja de ser confiable. | Es mejor elegir días tranquilos. Si el viento se intensifica durante una inspección, anótalo junto a los tramos afectados y vuelve a revisar las uniones que se vean en peor estado más tarde, cuando el viento haya amainado. |
| Sol y hora del día | La luz solar directa calienta los componentes directamente, lo que anula el calentamiento eléctrico; cuando el sol está bajo, se refleja en los conductores y en los componentes brillantes hacia la lente. Una línea expuesta al sol de la tarde acumula calor residual que no tiene nada que ver con la corriente. | Es preferible realizar el levantamiento temprano por la mañana o en días nublados, cuando la temperatura de la línea depende principalmente de la carga y no de la insolación. Nunca realices el levantamiento con el sol a tus espaldas y en un ángulo bajo. Anota las condiciones del cielo en el registro del levantamiento. |
| Lluvia y niebla | El agua en las superficies iguala las temperaturas y atenúa la señal; los componentes mojados se leen como si estuvieran uniformemente fríos. La niebla también limita la distancia de trabajo. | Aplazar. Una medición bajo la lluvia es una medición del clima, no de la línea. |
El argumento comercial detrás de esta tabla: los estudios térmicos son económicos en comparación con la falla que previenen, pero solo si las condiciones son las adecuadas. Un contratista que ofrece una inspección anual a precio fijo sin preguntar por tu perfil de carga está vendiendo imágenes, no un diagnóstico. Cuando contrates uno, entrega los datos de carga correspondientes al período de inspección: el operador los necesita para interpretar la gravedad del problema, y tú necesitas que queden registrados para comparar las lecturas del próximo año con una carga similar.
Cómo realizar el escaneo: ajustes, distancia, ángulo
La práctica de campo para el trabajo en líneas eléctricas se resume en una breve lista de verificación. Deja que la cámara alcance la temperatura ambiente exterior antes de usarla; una cámara que se saca caliente de un vehículo puede dar lecturas erróneas al principio. El ajuste de la emisividad debe seguir el procedimiento establecido en la norma aplicable o en las prácticas de su empresa de servicios públicos; para los componentes de las líneas eléctricas, el enfoque común es un ajuste único para superficies metálicas envejecidas, mientras que las superficies nuevas y brillantes se marcan como sospechosas. El enfoque es más importante de lo que la gente cree: una imagen desenfocada mezcla irreversiblemente la radiación del objetivo con la del fondo.
Toma una foto de cada junta lo más de frente que te permita el acceso y lo suficientemente cerca como para que la junta ocupe un bloque claro de píxeles; luego, aléjate y vuelve a tomar la foto desde la siguiente estructura o desde un punto en la carretera, ya que un punto brillante que aparece y desaparece según el ángulo suele ser un reflejo, no una falla. Captura la unión junto con un tramo del conductor a ambos lados en el mismo fotograma: el conductor de cada lado servirá como referencia para evaluar la lectura. Guarda cada imagen con el número de la estructura, la fase y la hora; un termograma sin ubicación es solo decorativo.
Ciertas uniones merecen prioridad en cualquier ruta. Los callejones sin salida con pernos, las conexiones de puente entre fases, los puntos de derivación y cualquier elemento cercano a los terminales de los equipos soportan una carga más intensa que los simples puntos de suspensión. Las conexiones de derivación realizadas con conectores perforadores de aislamiento —que se tratan por separado en el gama de conectores con perforación de aislamiento — son puntos de toma con un régimen de contacto específico, y su comportamiento térmico a lo largo de los años es precisamente lo que se monitorea en un estudio. Los puntos de toma ABC aislados y recubiertos de accesorios para cables aéreos agrupados Hay que tomar en cuenta la chaqueta: esta retrasa y suaviza el calor superficial, por lo que los defectos tardan más en manifestarse, aunque siguen apareciendo como puntos calientes en comparación con las chaquetas adyacentes.
Cómo juzgar lo que ves: comparando con algo
En el trabajo de campo coexisten dos métodos de lectura, que responden a preguntas diferentes. El método comparativo pregunta: “¿Esta junta se ve igual que las de al lado?”. El método absoluto pregunta: “¿A qué temperatura está esta junta y qué significa ese número?”. El método comparativo es el pilar de los estudios de terreno porque se autocorrige: todo lo que sesga una lectura —emisividad, ángulo, sol, distancia— sesga la junta vecina de la misma manera, por lo que la diferencia se mantiene.
| Método | Cómo se aplica | Fortalezas y limitaciones |
|---|---|---|
| Comparativo (misma fase, mismo circuito) | Compara la unión con el conductor a una corta distancia a cada lado de ella, y con uniones equivalentes en la misma fase y en las fases paralelas, escaneadas al mismo tiempo desde la misma posición. | Se autocorrige en función de la emisividad, las condiciones solares y de carga, ya que todos los objetivos comparados comparten estas condiciones. Solo requiere una visita y no necesita una cadena de calibración de instrumentos. No puede clasificar la gravedad en términos absolutos y no detecta un defecto que caliente por igual todas las uniones de un circuito —por ejemplo, un par de apriete insuficiente generalizado durante la instalación—. |
| Comparativo (histórico, misma articulación) | Vuelve a fotografiar la misma articulación desde la misma posición con una carga similar y compara la imagen de este año con la del año pasado. | La señal más clara de todo el método. Una articulación que se mantiene sin cambios de un año a otro es estable, incluso si presenta una temperatura elevada; una articulación cuyo contraste va en aumento está evolucionando en alguna dirección, independientemente de su valor absoluto. Requiere un registro disciplinado y posiciones de toma repetibles. |
| Absoluto (temperatura medida y aumento) | Lee la temperatura de la unión y su aumento con respecto al conductor o a la temperatura ambiente, y luego clasifícala según los umbrales indicados en el procedimiento térmico de la empresa de servicios públicos o en la norma aplicable. | Ofrece una clasificación de prioridades justificable y se adapta a los sistemas de órdenes de trabajo. Está totalmente expuesto a todo tipo de errores de medición: una emisividad incorrecta, la reflexión, el viento o una carga baja, todo ello afecta el resultado. Su precisión depende de las condiciones y de la disciplina en el uso de los instrumentos. |
En la práctica, una inspección se realiza de manera comparativa en el campo y absoluta en la oficina. El operador marca todo lo que se destaca respecto a lo que lo rodea; una vez en la oficina, al conjunto marcado se le asignan lecturas de temperatura, datos de carga y la clasificación del procedimiento, y el resultado es una lista de reparaciones ordenada por prioridad. Lo que ninguno de los dos métodos puede hacer es convertir una sola imagen en una estimación de la vida útil restante. Una unión caliente es una señal para realizar una inspección más detallada, no un reloj de cuenta regresiva.
Falsos positivos y falsos negativos
El reflejo es la principal causa de falsos positivos. El cielo y el sol reflejados en una superficie brillante de acero galvanizado o de aluminio nuevo pueden hacer que una unión en buen estado parezca extremadamente caliente, y el efecto se desplaza a medida que se mueve el operador; por eso la lista de verificación incluye la repetición de la toma desde dos ángulos. Los herrajes calentados por el sol son la segunda causa: un accesorio en el lado soleado de una estructura a última hora de la tarde puede parecer más caliente que una unión realmente defectuosa en el lado sombreado, y ambos solo se pueden distinguir al escanear cuando el sol no está calentando. Un tercer factor es el fondo: una unión enmarcada contra un transformador caliente, una pared o un suelo iluminado por el sol capta una temperatura aparente que no es la suya propia.
Los falsos negativos son menos evidentes y cuestan más. Una carga baja oculta las uniones, como lo deja claro la tabla de condiciones. El viento atenúa el contraste lo suficiente como para que una unión dudosa pase de “señalada” a “dentro de lo normal”. Además, las uniones aisladas o revestidas presentan un retraso: el calor de un contacto en degradación debe conducirse a través del aislamiento antes de que la cámara lo detecte, por lo que una lectura baja en el primer año en una toma revestida es una evidencia más débil que la misma lectura en una unión atornillada sin revestimiento. La medida de protección más sólida es combinar la inspección térmica con el régimen visual descrito en el artículo de inspección y con las señales de falla descritas en Causas de fallas en las abrazaderas de suspensión y verificaciones en el terreno, por lo que la evidencia mecánica puede corroborar un veredicto térmico poco concluyente.
Otra trampa más: no compares uniones en condiciones de carga diferentes y consideres la diferencia como una degradación. Dos estructuras escaneadas con una hora de diferencia en un circuito cuya carga ha cambiado no son comparables, y un informe honesto indica la carga en cada toma.
De un punto crítico a una orden de trabajo
Una unión marcada requiere una visita de verificación in situ, y la solución dependerá de lo que se encuentre durante la inspección. Si el accesorio está en buen estado pero el contacto se ha aflojado —el caso más común en las uniones atornilladas—, la solución consiste en desarmarlo, limpiar las superficies de contacto, volver a armarlo y apretarlo al valor indicado en las especificaciones del accesorio, siguiendo las prácticas específicas para ese accesorio en el Guía de instalación de la abrazadera de tensión o el Guía de instalación de la abrazadera de suspensión. Apretar “a fondo” sin desarmar es como tirar una moneda al aire: los productos de corrosión en la interfaz permanecen ahí, y la unión se mantiene fría durante un mes antes de volver a calentarse.
Si las superficies de contacto están quemadas, recocidas o han sufrido erosión material, o si un manguito de compresión se ha deslizado, se reemplaza el conector o el manguito; y si el conductor mismo se ha recocido debido a un largo historial de exposición al calor, la reparación se extiende al conductor, lo cual implica una decisión de recambio. Una unión que se recalienta repetidamente después de una reparación correcta apunta a un problema en una etapa anterior: una selección incorrecta del accesorio para el conductor, una matriz de engarzado incorrecta o una incompatibilidad entre el conductor y el accesorio del tipo que se indica en las tablas de selección en Comparación de tipos de abrazaderas de tensión existen para prevenir. Cada unión reparada vuelve a incluirse en la lista de escaneo para las dos siguientes inspecciones: se vuelve a escanear en la primera ventana de alta carga después de la reparación y, luego, nuevamente en el siguiente ciclo.
Para las uniones del lado del cable se aplica el mismo esquema, pero con accesorios diferentes. Las terminaciones en los extremos de los equipos y paneles fallan de maneras que reflejan las prácticas de engarzado y conexión de terminales en el Guía para el engarzado de terminales de cable, y si una lengüeta se siente caliente en el cañón en lugar de en la palma de la mano, eso indica que el problema está en el engarzado, no en el cerrojo. Los accesorios nuevos también se benefician de las revisiones de ajuste en inspección de entrada de los componentes de la línea, que detecta los defectos de recubrimiento y dimensionales que luego se disfrazan de problemas de instalación en un termograma.
Registros que hacen que la próxima encuesta sea económica
El primer estudio térmico de una línea genera un punto de referencia y poco más, ya que no hay nada con qué compararlo. Es en el segundo estudio donde el método comienza a dar resultados: las juntas que no han cambiado se descartan rápidamente, las que sí han cambiado se detectan pronto y el equipo de campo revisa menos estructuras. Todo lo que hace que el segundo estudio sea comparable es un registro que se mantiene del primero: número de estructura, fase, tipo de junta, carga en el momento del disparo, posición de la cámara, clima y la imagen en sí. Almacenar las imágenes junto con los identificadores de las estructuras —y no en el carrete de la cámara— es lo que convierte una carpeta de termogramas en una base de datos del estado de los activos.
Tres hábitos garantizan la veracidad del registro. Fija las posiciones de toma para que las imágenes de cada año encuadren la misma unión desde el mismo ángulo. Registra las condiciones de carga en cada imagen, ya que un veredicto de “sin cambios” entre dos inspecciones realizadas con cargas muy diferentes no es un veredicto en absoluto. Y cuando se repare una unión, completa el registro en el mismo expediente: lo que se encontró durante la inspección, lo que se hizo y la fecha, para que en la siguiente inspección se sepa que la unión que se está revisando es reciente. Las empresas de servicios públicos que mantienen estos registros terminan programando las reparaciones por prioridad en lugar de por conveniencia de interrupción del servicio, y esos mismos registros constituyen la base de evidencia cuando llega el momento de revisar las especificaciones del equipo de una línea y el equipo de compras inicia una solicitud de cotización (RFQ) del tipo: Cómo especificar los accesorios para líneas aéreas en una solicitud de cotización.
Preguntas frecuentes
¿Con qué frecuencia se debe realizar un escaneo térmico de una línea?
Establece el intervalo en función de la carga del circuito y del número de juntas. Los alimentadores críticos, las líneas con carga elevada y los circuitos con antecedentes de fallas en las juntas justifican un ciclo más corto; los ramales rurales con carga ligera pueden tener un ciclo más largo. Sea cual sea el intervalo que elijas, manténlo constante: la fortaleza de este método radica en la comparación año tras año, y eso solo funciona si las inspecciones se realizan de manera continua. Usa el intervalo de tu propia política de mantenimiento o de la norma aplicable como punto de referencia.
¿Puede una cámara térmica detectar una unión defectuosa en una línea nueva que acaba de ser energizada?
Solo si la línea está transportando una carga significativa, y solo con humildad. Los accesorios nuevos son brillantes y reflectantes —la peor superficie para este método— y no hay un punto de referencia con el que comparar. Aún así, vale la pena realizar una primera inspección después de unas semanas de operación a plena carga, ya que un apriete insuficiente sistemático se manifiesta como uniones uniformemente calientes; sin embargo, la verificación temprana definitiva para los accesorios nuevos es el régimen visual y dimensional durante la puesta en servicio, no la cámara.
¿Necesito una cámara refrigerada y costosa para el trabajo en línea?
La cámara importa menos que el procedimiento. Un instrumento bien mantenido y calibrado, de la clase que requiera tu procedimiento, utilizado a una distancia adecuada y con una técnica correcta, detectará puntos calientes en las uniones lineales; un detector de mayor calidad principalmente ofrece mayor distancia de trabajo y una resolución más precisa. La calibración es más importante que la calidad superior: un instrumento con un certificado de calibración vigente es mejor que un detector de alta gama utilizado sin cuidado. Sigue los requisitos de tu empresa de servicios públicos respecto a los instrumentos para la clase de inspección que se esté realizando.
La exploración detectó una articulación caliente, pero la tripulación dice que siempre se ha visto así. ¿Y ahora qué?
Revisa el historial. Si la imagen del año pasado, tomada desde la misma posición y con una carga similar, muestra el mismo nivel de calor, la unión es estable y se incluye en la lista de seguimiento, no en la de reparaciones. Si no existe una imagen anterior o las condiciones de carga difieren, vuelve a escanear en un día tranquilo con carga alta antes de realizar una escalada. Decir “siempre se ha visto así” sin una imagen es una suposición, y el objetivo de este método es reemplazar las suposiciones por evidencia comparable.
¿Las juntas aisladas y cubiertas se escanean de la misma manera que las sin recubrimiento?
Se escanean de la misma manera, pero se evalúan de forma diferente. La cubierta o el aislamiento retrasan y distribuyen el calor que llega a la superficie, por lo que una unión cubierta muestra una lectura más baja y tardía que una unión descubierta con el mismo defecto interno. Compara las uniones cubiertas con otras uniones cubiertas adyacentes en el mismo tramo, y dale mayor importancia a las revisiones visuales y físicas en estos casos: la decoloración, las marcas de arrastre y la deformación del recubrimiento suelen revelar lo que el termograma no muestra en su totalidad.
Si estás planeando un programa de inspección térmica y prevés que este concluya con el reemplazo de accesorios, especifícalos antes de que se reciba la lista de reparaciones: los tipos de juntas en tu línea determinan lo que debes pedir, y un proveedor que pueda asignar cada ubicación marcada a un accesorio con el rango de conductores y la clase de resistencia adecuados convierte una pila de termogramas en un proceso de adquisición breve. Envía los tipos de conductores, el inventario de uniones y la lista de estructuras marcadas cuando realices tu consulta a través del abrazadera de tensión o abrazadera de suspensión páginas, y la especificación se verifica comparándola con tu línea real.
