Protección
Los pararrayos y los dispositivos de protección contra sobretensiones limitan los transitorios causados por rayos y maniobras antes de que perforen el aislamiento. La prueba de campo combina inspección, verificación de conexiones y de tierra, mediciones de aislamiento y, en los de clase estación, una comparación de pérdidas en vatios, para demostrar que el dispositivo está íntegro y listo para actuar.
Los pararrayos y los dispositivos de protección contra sobretensiones, que suelen abreviarse DPS, se conectan entre un conductor energizado y tierra y permanecen casi inactivos en servicio normal. Cuando llega una sobretensión transitoria, por un rayo o por una maniobra, conducen, limitan el voltaje a un nivel que el equipo protegido puede soportar y vuelven a su estado de alta resistencia. La prueba abarca los pararrayos de media y alta tensión en transformadores, barras, líneas y terminales de cable, los pararrayos y capacitores de sobretensión de las máquinas rotativas, y los DPS de baja tensión instalados en tableros y centros de distribución. El trabajo consiste en inspección visual y mecánica, verificación de las conexiones atornilladas y de la trayectoria a tierra, mediciones de aislamiento en el elemento del pararrayos cuando el diseño lo permite, y una comparación de pérdidas en vatios o de corriente de fuga en las unidades de clase estación. Como un pararrayos es un dispositivo de protección que rara vez se ve actuar, estas pruebas son la única forma de conocer su estado.
Un pararrayos que falló no protege nada, y con frecuencia nadie lo sabe. La entrada de humedad por un sello dañado, una carcasa agrietada, la contaminación, la degradación interna del elemento tras sobretensiones repetidas y una trayectoria a tierra floja o corroída pueden dejar al dispositivo incapaz de limitar el siguiente transitorio. La siguiente sobretensión por rayo o maniobra llega entonces al transformador, al motor o al tablero que debía proteger, y el costo es una falla de aislamiento y una interrupción. Un pararrayos degradado también puede fallar en servicio por desbocamiento térmico, lo que en el peor caso rompe la carcasa y causa una falla propia. Los DPS de baja tensión se desgastan al absorber sobretensiones y suelen tener un indicador o un contacto de estado, pero el propio indicador debe confirmarse. La prueba periódica detecta estos problemas antes de que lo haga una sobretensión.
Un bloque de pararrayos de óxido metálico es una resistencia no lineal. A voltaje normal de operación conduce solo una corriente de fuga muy pequeña, en su mayoría capacitiva con una pequeña parte resistiva. Cuando el voltaje supera un codo de su característica, la resistencia se desploma y el bloque conduce la sobretensión a tierra. Las pérdidas en vatios miden la componente resistiva de la corriente de fuga. A medida que un bloque envejece, absorbe humedad o sufre un daño parcial, esa parte resistiva crece aunque la corriente total apenas cambie, por lo que una lectura de pérdidas es más sensible al deterioro que una simple lectura de corriente. La resistencia de aislamiento revela contaminación o una trayectoria conductora sobre la carcasa, aunque dice poco del elemento interno con un voltaje de prueba bajo. La resistencia de las conexiones y la continuidad de la trayectoria a tierra importan porque la corriente de la sobretensión debe recorrerlas rápidamente, y cualquier impedancia en esa trayectoria eleva el voltaje que ve el equipo protegido. Los DPS de baja tensión usan elementos no lineales similares, con desconectadores o fusibles, por lo que sus verificaciones se centran en los indicadores de estado, el cableado y la puesta a tierra.
El pararrayos se desenergiza, se aísla y se conecta a tierra según el plan de seguridad del propietario, y se dejan accesibles las conexiones del lado de línea y del lado de tierra. El técnico inspecciona la carcasa en busca de grietas, desportilladuras, contaminación, marcas de quemadura y corrosión, y la herrajería de montaje y de puesta a tierra en cuanto a firmeza y daños. Se registran los datos de placa, la clase y el valor nominal, y se comparan con el diseño. Las conexiones atornilladas se miden con un óhmetro de baja resistencia en el terminal de línea y en el de tierra, y se comparan conexiones similares. Se confirma que la trayectoria a tierra es continua hasta la tierra de la subestación o del equipo. La resistencia de aislamiento se mide del terminal a tierra a un nivel adecuado a la clase del pararrayos, con este aislado de la línea, y las lecturas se comparan entre fases. En las unidades de clase estación, un equipo de prueba de corriente alterna aplica voltaje a cada unidad de fase y mide las pérdidas en vatios, que se comparan con las de las otras fases y con resultados anteriores, atendiendo a la temperatura y a las condiciones de superficie del momento. Si el equipo incluye un monitor de corriente de fuga o un contador, se registra su lectura. En los DPS de baja tensión se verifican el indicador de estado, los fusibles, el cableado y la puesta a tierra, y las instrucciones del fabricante rigen cualquier prueba eléctrica, porque los voltajes de prueba pueden dañar el dispositivo.
El registro abarca la identificación, la clase y el valor nominal del pararrayos o del DPS, la condición visual hallada, las mediciones de las conexiones y de la trayectoria a tierra, las lecturas de aislamiento por fase, los resultados de pérdidas en vatios o de fuga cuando se tomaron, la lectura de cualquier contador o indicador, la temperatura y las condiciones climáticas, el equipo de prueba y su estado de calibración, y el estado, tal como se encontraron y como se dejaron, de las conexiones.
Los resultados se juzgan por comparación, ya que ningún valor único describe a un pararrayos sano. La resistencia de las conexiones se compara entre conexiones semejantes de la misma instalación, y una unión que marca notablemente más que sus vecinas es sospechosa. La resistencia de aislamiento y las pérdidas en vatios se comparan entre las fases, y la unidad que se aparta de sus hermanas es la que debe investigarse. Las tendencias frente a pruebas anteriores importan más que cualquier lectura aislada, y los datos del fabricante y las tablas publicadas rigen los límites absolutos, incluida la corrección de las lecturas por temperatura y condiciones de superficie. Una carcasa visiblemente dañada, un indicador averiado o una trayectoria a tierra abierta es un hallazgo sin importar las cifras eléctricas. Las pruebas figuran en ANSI/NETA ATS-2025 para aceptación y en ANSI/NETA MTS-2023 para mantenimiento; para los valores y criterios reales, consulte sus propias copias con licencia de ambas y las instrucciones del fabricante.
El método depende del tipo de pararrayos y del voltaje. Los pararrayos de clase estación e intermedia en subestaciones y grandes transformadores justifican la prueba de pérdidas en vatios, mientras que las unidades de clase distribución suelen juzgarse solo por inspección, verificación de tierra y lecturas de aislamiento, y con frecuencia se reemplazan en vez de probarse. Los pararrayos de las máquinas rotativas son pequeños y están cerca de los terminales del devanado, por lo que se prueban junto con la máquina y con los capacitores de sobretensión, y la prueba de aislamiento de la máquina se organiza para que el pararrayos no la distorsione. En los tableros, los pararrayos de la línea entrante o de los terminales de cable se aíslan antes de probar la barra. Los DPS de baja tensión se verifican por indicadores, fusibles y cableado, no por esfuerzo eléctrico. La prueba de aceptación establece valores de referencia para tendencias posteriores, mientras que la de mantenimiento se apoya en la tendencia y en la inspección después de tormentas severas o de una falla cercana al equipo.
Las clases de equipo y las secciones de norma que exigen esta prueba, y los formularios de UltraDb que la incluyen.
Ninguna señal basta por sí sola. Las grietas, las marcas de quemadura o una carcasa abombada son hallazgos evidentes, pero una falla interna puede mostrarse solo como una lectura más alta de pérdidas en vatios o de fuga frente a las otras fases o a resultados anteriores. Un desconectador disparado o un indicador averiado en un DPS también señalan una unidad fallida.
Aísla la componente resistiva de la corriente de fuga, que crece cuando se desarrollan humedad, contaminación o daño en el elemento. Eso la hace más sensible al deterioro que una simple lectura de corriente o de aislamiento, y es fácil de comparar de fase a fase.
No sin consultar antes las instrucciones del fabricante. El voltaje de prueba puede superar el nivel de limitación del dispositivo y dañarlo o degradarlo. Los DPS suelen desconectarse del circuito antes de cualquier prueba de aislamiento del equipo circundante, y se verifican por indicador, cableado y puesta a tierra.
La corriente de la sobretensión debe recorrer el conductor de tierra y sus conexiones, y cualquier resistencia o inductancia en esa trayectoria suma voltaje que ve el equipo protegido. Una tierra floja o corroída puede anular un pararrayos perfectamente sano, por lo que la trayectoria se inspecciona y se mide.
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