El monitor de densidad vigila la cantidad de SF6 dentro del interruptor, no su presión, porque la presión cambia con la temperatura aunque no se pierda gas. Compara contra una referencia compensada y la expresa como presión equivalente a 20 °C. Con una primera etapa da alarma para reponer gas y con una segunda bloquea el interruptor, porque por debajo de esa densidad el fabricante ya no garantiza que aísle e interrumpa.
Qué es y dónde está
El monitor de densidad (o densímetro) es el instrumento que vigila la cantidad de gas aislante dentro del interruptor. Va montado sobre cada polo o sobre la tubería común de los tres polos, con una válvula de llenado y prueba al lado, y sus contactos se cablean al gabinete de mando. En interruptores de extra alta tensión con un gabinete por polo, cada polo tiene su propio monitor.
Lo usan los interruptores de SF6 o de sus alternativas, en alta y extra alta tensión, tanto de tanque vivo como de tanque muerto, y los equipos de media tensión con gas, donde suele bastar un presostato o un indicador de presión.
Cómo funciona
Por qué densidad y no presión
La capacidad de aislar y de apagar el arco en la cámara de interrupción depende de la densidad del gas, es decir, de cuántas moléculas hay en el volumen. En un recipiente cerrado la densidad no cambia con la temperatura, pero la presión sí: sube con el sol y baja con el frío. Un manómetro simple daría falsas alarmas por la noche y ocultaría fugas en un día caliente. Por eso el monitor compensa la temperatura y muestra la presión equivalente a 20 °C, que corresponde a una densidad.
Cómo compensa
- Cámara de referencia: un fuelle metálico separa el gas del equipo de un volumen cerrado de gas de referencia. Ambos están a la misma temperatura y se comportan igual, así que el fuelle solo se mueve si cambia la densidad del gas del equipo. Un fabricante describe este principio como totalmente compensado en temperatura.
- Bimetal: un elemento bimetálico corrige la lectura de un manómetro según la temperatura.
- Electrónico: un sensor mide presión y temperatura y calcula la densidad; la envía como señal analógica o digital y permite ver tendencias.
Etapas
El mecanismo acciona varios microinterruptores, cada uno ajustado en fábrica a una densidad:
- Primera etapa, alarma: el gas bajó y debe reponerse. El interruptor sigue operando con sus valores asignados.
- Segunda etapa, bloqueo: la densidad llegó al mínimo con el que el fabricante garantiza las características asignadas. Por debajo, el interruptor no debe maniobrar.
- Etapas adicionales, según el modelo: un segundo contacto de bloqueo redundante o una alarma de sobrepresión.
IEC 62271-1 nombra estos niveles como presión de llenado asignada, presión de alarma y presión mínima de funcionamiento, todas referidas a 20 °C, y las distingue para el aislamiento y para la maniobra.
Un fabricante de tanque vivo lo describe como un monitor compensado por temperatura con transductor de dos etapas. Los valores de cada etapa están en la placa y en el manual.
Diferencias por nivel de tensión
- Media tensión: celdas e interruptores de SF6 a baja presión, sellados de por vida; la supervisión suele ser un presostato o un indicador de zona. En botellas de vacío no aplica.
- Alta tensión: un monitor por interruptor (polos unidos por tubería) o uno por polo, con alarma y bloqueo cableados al gabinete.
- Extra alta tensión: un monitor por polo, con contactos redundantes para que una sola falla no impida el bloqueo; en algunos casos, transmisores de densidad con tendencia de fuga.
- Climas fríos: a temperaturas muy bajas el SF6 puede licuarse y la densidad del gas disminuye. Por eso hay fabricantes que ofrecen calefacción de tanques para operar a temperaturas muy bajas.
Cableado con protección y control
La alarma va al controlador de bahía y al SCADA. El bloqueo actúa sobre los circuitos de mando: corta el cierre y, según el esquema, también el disparo, o manda una apertura. Cuando bloquea el disparo, una falla en ese momento no la despejará el propio interruptor: el diseño debe prever que la despejen los interruptores vecinos, normalmente con la protección de falla de interruptor 50BF o con un disparo directo de los interruptores adyacentes, según la filosofía de la empresa.
En IEC 61850 el nodo SIMG (supervisión del gas aislante) tiene señales para gas crítico (reponer), gas no seguro (bloquear la operación) y gas peligroso (disparar para aislar el equipo), además de densidad, presión y temperatura medidas. El bloqueo llega al enclavamiento CILO y al control CSWI.
Fallas y qué revisar primero
- Alarma de baja densidad: confirme con un medidor calibrado conectado a la válvula de prueba, busque la fuga (detector de SF6 o cámara de gas) y revise el monitor y su cableado.
- Alarma solo con frío extremo: posible licuación o deriva de la compensación; compare con la lectura a 20 °C.
- Bloqueo sin alarma previa: contacto de primera etapa dañado o mal cableado, o pérdida brusca de gas.
- Lectura que no cambia nunca: válvula de aislamiento del monitor cerrada después de un mantenimiento.
Manejo del gas, pruebas y mantenimiento
El manejo del SF6 y de sus alternativas durante el montaje, el llenado, el mantenimiento y el fin de vida sigue IEC 62271-4, que fija requisitos mínimos de seguridad y de protección ambiental; el manual del fabricante puede agregar otros. El gas nuevo se especifica con IEC 60376 y el reutilizado con IEC 60480.
En las pruebas de interruptores de potencia se verifican:
- Los puntos de actuación de cada etapa, bajando la presión en el monitor con un equipo de calibración por la válvula de prueba, sin vaciar el interruptor.
- Que cada contacto llegue a su destino: alarma al SCADA, bloqueo al circuito de cierre o de disparo.
- La calidad del gas: humedad, pureza y productos de descomposición.
- La estanqueidad, con detector de fugas en bridas, válvulas y uniones.
Pruebas y configuración con Tiza Group
En Tiza Group verificamos en sitio el monitor de densidad, sus etapas y el gas de su interruptor: cuéntenos qué equipo tiene. Si necesita llevar las señales de gas al controlador o al SCADA, hacemos la configuración remota de relés y controladores de las principales marcas.
Referencias
- IEC 62271-1, Aparamenta de alta tensión: especificaciones comunes (presión, densidad y estanqueidad).
- IEC 62271-4, Procedimientos de manejo de gases para aislamiento y maniobra.
- IEC 60376, Especificación del SF6 de calidad técnica para equipos eléctricos.
- IEC 60480, Especificación para la reutilización del SF6 y sus mezclas.
- IEC 61850-7-4, Clases de nodos lógicos compatibles (SIMG).
Preguntas frecuentes
¿Por qué el manómetro marca menos presión en la mañana y no aparece alarma?
Porque con el frío la presión baja aunque la cantidad de gas sea la misma. El monitor compensa la temperatura y mide densidad, que es lo que importa para aislar e interrumpir. Si la lectura compensada a 20 °C se mantiene, no hay fuga.
¿Qué hace el interruptor cuando el monitor llega a la etapa de bloqueo?
Depende del esquema definido por el usuario y el fabricante: puede bloquear el cierre, bloquear también la apertura o abrir el interruptor antes de que el gas baje más. La decisión se toma en el diseño del control y debe estar clara en los planos de la bahía.
¿Se puede rellenar SF6 con el interruptor en servicio?
Muchos interruptores lo permiten a través de su válvula de llenado con antirretorno, siguiendo el manual del fabricante y los procedimientos de manejo de gases de IEC 62271-4. El gas que se agrega debe cumplir la especificación de gas nuevo o reutilizado, y la causa de la pérdida debe buscarse antes de que vuelva la alarma.