Alerta de pleno invierno: proteccion de instalaciones electricas ante heladas, condensacion y humedad extrema

Julio es el mes mas frio del ano en la mayor parte de Argentina. Las heladas nocturnas en las regiones del interior, la condensacion en locales tecnicos del AMBA y la humedad extrema en las instalaciones costeras y del litoral crean condiciones adversas para las instalaciones electricas que se manifiestan en formas especificas y bien documentadas. La combinacion de temperaturas bajas con humedad alta es particularmente agresiva para los materiales electricos: el agua liquida que se forma por condensacion sobre superficies frias es un conductor suficientemente bueno como para crear caminos de corriente entre conductores que en condiciones secas estan perfectamente aislados. Comprender estos mecanismos es el punto de partida para una proteccion efectiva.

La condensacion en tableros electricos es uno de los problemas mas frecuentes durante el invierno en instalaciones donde hay diferencias de temperatura significativas entre el interior y el exterior del tablero. Cuando el tablero esta instalado en un local no calefaccionado o en exterior, su temperatura interior sigue a la temperatura exterior. Si durante el dia se abrio el tablero para trabajos de mantenimiento, el aire calido y humedo del ambiente penetro al interior. Al enfriarse el tablero durante la noche, la humedad del aire condensa sobre las superficies metalicas y los componentes electricos, formando una pelicula de agua que puede provocar corrientes de fuga, disparo de diferenciales, oxidacion de contactos y, en casos extremos, cortocircuitos entre barras. La instalacion de calefactores antivaho dentro de los tableros es la solucion preventiva mas efectiva para instalaciones en ambientes frios y humedos.

Las heladas generan un mecanismo de dano especifico en los cables instalados en exterior o en ductos subterraneos superficiales. Cuando el agua presente en el suelo o en el interior de los ductos se congela, su expansion volumetrica puede ejercer presiones significativas sobre los cables y los conductos que los alojan. En el caso de cables con vaina de PVC a temperaturas por debajo de los 0 grados C, la vaina pierde elasticidad y puede fisurarse si el cable es doblado o sometido a esfuerzo mecanico. Por esta razon, los trabajos de tendido de cables en condiciones de helada deben postponerse o, si son urgentes, realizarse con el cable previamente calentado para recuperar la flexibilidad del material. Los cables con vainas de polietileno de alta densidad (HDPE) tienen mejor comportamiento a bajas temperaturas que los de PVC.

Los bornes y terminales de las instalaciones expuestas a humedad y cambios de temperatura sufren un proceso de corrosion acelerada que aumenta la resistencia de contacto a lo largo del tiempo. El ciclo humedo-seco que ocurre con los cambios de temperatura entre el dia y la noche favorece la deposicion de sales y la formacion de oxidos sobre las superficies de contacto del cobre. Este proceso es especialmente rapido en instalaciones cercanas al mar o en zonas con aire contaminado por particulas industriales. La inspeccion y limpieza periodica de los terminales, o mejor aun, el uso de terminales de cobre estanado o de materiales resistentes a la corrosion, es la medida preventiva mas efectiva para instalaciones en ambientes corrosivos.

Los sistemas de puesta a tierra son afectados por las heladas de una manera que puede comprometer su efectividad justo cuando mas se necesitan. La resistividad electrica del suelo aumenta significativamente cuando el agua del terreno se congela: el hielo es un aislante mucho mejor que el agua liquida, y en terrenos con helada profunda la resistencia del electrodo de tierra puede multiplicarse por 10 o mas respecto a los valores de verano. Esta variacion estacional de la resistencia de tierra puede hacer que una instalacion que cumple con el requisito de 10 ohmios en verano supere ampliamente ese valor en invierno. La instalacion de los electrodos de tierra a profundidades mayores a la de la linea de helada del sitio es la solucion de diseno que garantiza la estabilidad de la resistencia de tierra durante todo el ano.

Los motores electricos que operan en ambientes frios presentan problemas especificos relacionados con el lubricante de los rodamientos. Los aceites y grasas de rodamientos tienen una viscosidad que aumenta con la caida de temperatura, lo que genera una mayor resistencia al giro en el arranque. En motores que han estado parados durante periodos de tiempo frio, el arranque puede requerir corrientes mayores que las normales por la mayor resistencia mecanica, lo que puede provocar disparos termicos si la proteccion esta calibrada ajustada. El uso de lubricantes de baja viscosidad en frio y, en casos criticos, el precalentamiento del motor mediante resistencias electricas internas son las soluciones tecnicas disponibles para este problema.

Los transformadores en aceite instalados en exterior o en locales no calefaccionados pueden presentar problemas de viscosidad del aceite en condiciones de helada extrema. Los aceites minerales convencionales tienen un punto de fluidez que generalmente se situa entre -30 y -40 grados C, pero su viscosidad aumenta significativamente por encima de esas temperaturas, lo que puede reducir la eficiencia de la circulacion natural por conveccion. En regiones de la Patagonia o de la Puna donde las temperaturas pueden bajar de -20 grados C, la seleccion del aceite del transformador debe considerar estas condiciones extremas. Los aceites sinteticos y los aceites minerales con aditivos especiales para baja temperatura ofrecen mejor comportamiento en estas condiciones.

Los cables de media tension con aislacion XLPE y pantalla de alambre de cobre presentan un mecanismo de dano especifico en condiciones de ciclo termico severo. La diferencia de coeficiente de dilatacion termica entre el XLPE y el cobre genera esfuerzos mecanicos en la interfaz aislante-pantalla que, repetidos durante muchos ciclos de temperatura, pueden generar separaciones microscopicas en esa interfaz. Estas separaciones, conocidas como "huecos interfaciales", son sitios donde se producen descargas parciales que degradan progresivamente el aislante hasta producir una perforacion dielectrica. El uso de cables con pantalla de cinta en lugar de alambre, y la correcta instalacion sin dobleces excesivos, son medidas que reducen este riesgo en instalaciones en regiones de clima extremo.

La proteccion de las instalaciones electricas exteriores contra la nieve y el hielo acumulado sobre las estructuras de soporte es un aspecto que se ignora en muchas instalaciones del pais pero que en las regiones cordilleranas y del sur puede ser determinante. El peso del hielo acumulado sobre los cables preensamblados, las luminarias y los herrajes puede superar ampliamente las cargas de diseno, generando roturas de cables, caida de postes y perdida del servicio. Las normas de diseno de lineas aereas contemplan cargas de hielo especificas para cada region climatica del pais, y estas cargas deben ser consideradas en el diseno de las instalaciones electricas exteriores en las zonas donde se producen tormentas de hielo.

Los sistemas de deteccion de incendios y alarmas de emergencia deben ser verificados especialmente en invierno, cuando el riesgo de incendio electrico es mayor. Las baterias de los sistemas de respaldo de estos equipos tienen una capacidad que se reduce a bajas temperaturas: una bateria que a 20 grados C proporciona 10 horas de autonomia puede proporcionar solo 6 o 7 horas a 0 grados C. Si los paneles de control de los sistemas de alarma estan instalados en locales no calefaccionados, la autonomia real en una noche de invierno frio puede ser significativamente menor que la especificada. La verificacion de la autonomia real mediante una prueba de descarga controlada a la temperatura de operacion real es la unica manera de confirmar que el sistema cumple con su funcion en las condiciones de invierno.

La preparacion de las instalaciones electricas para las condiciones de pleno invierno requiere una combinacion de medidas preventivas que cubren los distintos mecanismos de dano descritos en este articulo. La inspeccion visual de tableros en busca de signos de condensacion, la verificacion de la hermeticidad de las entradas de cables en cajas y tableros, el control de los sistemas de calefaccion antivaho, la medicion de la resistencia de tierra y la verificacion del funcionamiento de las protecciones diferenciales son las acciones prioritarias del mantenimiento invernal. IDEALCO puede asistir en la provision de todos los materiales necesarios para ejecutar estas acciones: selladores de cables, calefactores de tablero, terminales resistentes a la corrosion y todos los insumos necesarios para dejar las instalaciones en condiciones optimas para el invierno.