La prueba de factor de potencia o tangente delta aplica tensión alterna a un aislamiento y mide su capacitancia y la proporción de pérdidas frente a la corriente capacitiva. La tan δ sube con la humedad, la contaminación y el envejecimiento; la capacitancia cambia cuando cambia la geometría, por ejemplo por capas en cortocircuito en un buje o devanados desplazados. Se aplica a transformadores, bujes y transformadores de medida de media a extra alta tensión, y se interpreta contra fábrica, placa y tendencia, corregida por temperatura.
Qué es la prueba
Todo aislamiento se comporta como un condensador con algo de pérdidas. Al aplicarle tensión alterna circula una corriente casi toda capacitiva (adelantada 90° a la tensión) y una pequeña parte resistiva, en fase con la tensión, que representa las pérdidas dieléctricas. El ángulo entre la corriente total y la capacitiva es el ángulo de pérdidas δ. Su tangente, la tan δ o factor de disipación, es la relación entre la corriente resistiva y la capacitiva. El factor de potencia es el coseno del ángulo entre tensión y corriente; en aislamientos sanos, con valores por debajo de pocas unidades porcentuales, ambos números casi coinciden.
La prueba mide al mismo tiempo la capacitancia del aislamiento y su tan δ. En campo se hace con tensión alterna a frecuencia industrial, típicamente hasta 10 o 12 kV, sin superar la tensión nominal del devanado o del componente.
Qué mide y qué defecto detecta
- La tan δ mide la calidad del dieléctrico. Sube con la humedad, la contaminación del aceite, el envejecimiento del papel y los caminos conductores. La guía FIST 3-31 de la Oficina de Reclamación de EE. UU. atribuye cerca del 90 % de las fallas de bujes al ingreso de humedad, que se ve como un factor de potencia que aumenta prueba tras prueba.
- La capacitancia mide la geometría. En un buje condensador, un aumento de C1 suele indicar capas del núcleo en cortocircuito; en un transformador, un cambio de la capacitancia entre devanados o a tierra puede indicar deformación o desplazamiento después de un cortocircuito o de una descarga atmosférica cercana.
En un transformador de dos devanados se separan tres aislamientos: alta a tierra (CH), baja a tierra (CL) y entre devanados (CHL). Los equipos de prueba los separan con los modos UST, GST y GST con guarda, que deciden qué corrientes se miden y cuáles se desvían por la guarda. En los bujes de alta tensión con toma de prueba se miden C1 (conductor central a toma) y C2 (toma a brida).
Medir a varias frecuencias, además de la industrial, da más información. Fabricantes de equipos de prueba indican que la tan δ en un rango amplio de frecuencias ayuda a distinguir si la humedad o la contaminación están en la celulosa o en el aceite. El barrido completo a frecuencias muy bajas es otra prueba: la respuesta dieléctrica en frecuencia.
A qué equipos y niveles de tensión aplica
| Nivel | Equipos típicos | Fábrica | Puesta en servicio | Mantenimiento |
|---|---|---|---|---|
| BT | No es prueba habitual | — | — | — |
| MT | Transformadores de potencia y distribución grandes, cables (VLF tan δ) | Según pedido | Sí | Sí |
| AT | Transformadores, reactores, bujes C1 y C2, CT y PT en aceite, CVT | Sí | Sí | Sí |
| EAT | Autotransformadores, reactores, bujes, CT, CVT | Sí | Sí | Sí |
- En transformadores de potencia, IEC 60076-1 incluye la medición de capacitancias y del factor de disipación entre las pruebas de rutina de las unidades de mayor tensión.
- En transformadores de medida, IEC 61869-1 prevé la medición de capacitancia y factor de disipación. En la edición de 2007 era un ensayo especial para equipos con Um de 72,5 kV o más, con aislamiento primario en líquido o aislados en gas con gradación capacitiva; en la edición de 2023 figura entre los ensayos de rutina.
- En cables de media tensión se usa una variante con fuente de muy baja frecuencia (VLF); vea las pruebas de diagnóstico de cables.
Dónde no aplica: en baja tensión no es una prueba habitual, porque la resistencia de aislamiento da la información necesaria. Tampoco reemplaza el análisis del aceite ni la medición de descargas parciales, que ven defectos distintos.
Norma que la define y cómo se interpretan los resultados
Los métodos están en IEEE C57.12.90 para transformadores en líquido, y la interpretación de campo en la guía IEEE C57.152, que reemplazó a la antigua IEEE 62 y fue revisada en 2025. Esa guía advierte que los criterios del fabricante pueden prevalecer y que varios resultados deben leerse juntos. Para bujes, la referencia son los valores de C1, C2 y factor de potencia de su placa y del protocolo de fábrica; las normas de bujes son IEC 60137 e IEEE C57.19.00 y C57.19.01.
Cómo se interpreta:
- Contra fábrica o placa. Es la referencia principal, sobre todo en bujes.
- Tendencia. Un aumento sostenido de tan δ pesa más que un valor aislado.
- Entre fases y unidades gemelas. Tres bujes iguales deben dar valores parecidos.
- Valor absoluto, solo como orientación. La FIST 3-31 usa como límite que el factor de potencia del aislamiento total de un transformador en aceite no supere 0,5 % a 20 °C. No es un criterio universal: aislamientos de otros materiales o de otra época tienen valores típicos distintos.
- Capacitancia. Se compara con fábrica; un cambio apreciable merece investigación aunque la tan δ esté bien.
Qué puede falsear el resultado
- Temperatura. La tan δ del papel con aceite depende mucho de la temperatura. Los resultados se refieren a 20 °C, pero los factores de corrección genéricos pueden introducir error en aislamientos húmedos o envejecidos; lo más confiable es medir a temperaturas parecidas en cada campaña o usar métodos de corrección basados en la respuesta del propio aislamiento.
- Humedad y suciedad superficial en porcelanas y siliconas, que agregan fugas por la superficie. Se controlan con limpieza, buen tiempo y guarda.
- Interferencia de equipos energizados cercanos, que se reduce midiendo a frecuencias distintas de la de red.
- Toma de prueba mal conectada o sucia en bujes, y cables de prueba sin guarda.
- Conexiones externas que no se retiraron: barras, pararrayos o cables que suman su propia capacitancia.
Qué hacer si el resultado sale mal
- Revise conexiones, modo de medición, temperatura y limpieza, y repita.
- Compare con la placa, con la prueba anterior y con las otras fases.
- Mida a otras frecuencias o a otras tensiones; una tan δ que cambia con la tensión sugiere ionización o un defecto localizado.
- Complemente con análisis de aceite, respuesta dieléctrica y, si hay sospecha de descargas, medición de descargas parciales.
- En bujes con C1 o tan δ claramente fuera de placa, consulte al fabricante antes de reenergizar.
Pruebas de tan δ con Tiza Group
Nuestro equipo mide capacitancia y tan δ de devanados, bujes y transformadores de medida en subestaciones e industria de media, alta y extra alta tensión, con corrección por temperatura documentada y comparación con placa y fábrica. Vea el alcance en pruebas a transformadores de potencia, el resto de pruebas en la guía de pruebas a equipos primarios o escríbanos para programarlas.
Referencias
- IEEE Std C57.152-2025, Guide for Diagnostic Field Testing of Liquid-Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors (reemplazó a la edición de 2013, que a su vez sustituyó a IEEE Std 62).
- IEEE Std C57.12.90, Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
- IEC 60076-1, Power transformers – Part 1: General.
- IEC 61869-1:2023, Instrument transformers – Part 1: General requirements.
- IEC 60137, Insulated bushings for alternating voltages above 1 000 V.
- IEEE Std C57.19.00, General Requirements and Test Procedure for Power Apparatus Bushings.
- IEEE Std C57.19.01, Performance Characteristics and Dimensions for Power Transformer and Reactor Bushings.
- U.S. Bureau of Reclamation, FIST 3-31, Transformer Diagnostics, 2003.
Preguntas frecuentes
¿Factor de potencia y tangente delta son lo mismo?
No exactamente. El factor de potencia es el coseno del ángulo entre tensión y corriente, y la tan δ (factor de disipación) es la tangente del ángulo de pérdidas. En aislamientos sanos los valores son tan pequeños que casi coinciden, pero se debe indicar cuál se informó.
¿Qué valor de tan δ es aceptable en un transformador de potencia?
No hay un único valor normativo para todos. Guías como la FIST 3-31 de la Oficina de Reclamación de EE. UU. usan como referencia que el factor de potencia del aislamiento de un transformador en aceite no supere 0,5 % a 20 °C. Lo decisivo es compararlo con fábrica, con pruebas anteriores y con unidades gemelas.
¿Por qué se mide la capacitancia además de la tan δ?
Porque la capacitancia depende de la geometría. Un aumento de C1 en un buje puede indicar capas del núcleo condensador en cortocircuito, y un cambio en la capacitancia entre devanados puede indicar desplazamientos después de un cortocircuito.