La tangente delta VLF mide las pérdidas dieléctricas del aislamiento de un cable con una fuente de muy baja frecuencia, por lo común 0,1 Hz, a varios escalones de tensión. Un aislamiento sano tiene pérdidas bajas, estables en el tiempo y casi iguales a distintas tensiones; la humedad y los árboles de agua las aumentan, las vuelven inestables y las hacen crecer con la tensión. IEEE 400.2 evalúa tres lecturas: el valor medio a la tensión de servicio, la estabilidad en el tiempo y la variación entre escalones, y clasifica cada fase en categorías que van de no requerir acción a requerirla.
Qué mide la tangente delta
El aislamiento de un cable se comporta como un condensador imperfecto. Al aplicar tensión alterna circula una corriente casi toda capacitiva, adelantada 90° respecto a la tensión, y una pequeña parte resistiva, en fase con ella, que representa pérdidas. La tangente delta (tan δ) es la relación entre la componente resistiva y la capacitiva. En un aislamiento seco y sano es muy pequeña; la humedad, los árboles de agua y otros envejecimientos la aumentan. El principio general está en la guía de factor de potencia y tangente delta, escrita para transformadores.
En cables de media tensión la medición se hace con una fuente VLF, por la misma razón que la prueba soportada VLF: a 0,1 Hz la potencia reactiva que exige la capacitancia del cable es cientos de veces menor que a frecuencia de red. IEEE 400.2-2024 la describe dentro de las pruebas de diagnóstico VLF en cables apantallados de 5 kV en adelante. El panorama de pruebas de cables está en pruebas de diagnóstico de cables.
Por qué se mide por escalones
La medición no se hace a una sola tensión. Se aplican escalones crecientes, alrededor de la tensión de servicio fase a tierra del cable (U0), y en cada uno se toman varias lecturas seguidas. Así se obtienen tres datos que un solo valor no da:
- Cuánto pierde el aislamiento a la tensión de servicio.
- Si la pérdida es estable en el tiempo a una misma tensión.
- Si la pérdida crece al subir la tensión.
Un aislamiento sano da valores bajos, estables y casi iguales en todos los escalones. Uno con humedad o árboles de agua da valores más altos, que cambian entre lecturas y suben con la tensión. Los escalones concretos de la prueba se toman de la norma o especificación aplicable.
Las tres lecturas de IEEE 400.2
| Lectura | Qué se calcula | Qué indica |
|---|---|---|
| Valor medio | Promedio de las lecturas a U0 | Nivel general de pérdidas del aislamiento |
| Estabilidad en el tiempo | Dispersión (desviación estándar) de las lecturas a U0 | Procesos activos: humedad que se mueve, descargas |
| Variación con la tensión (tip-up) | Diferencia entre el valor a un escalón alto y a uno bajo | Defectos que se activan con la tensión |
Con esas tres lecturas, IEEE 400.2 clasifica la condición de cada fase en tres categorías: no requiere acción, se recomienda estudio adicional y requiere acción. Los umbrales son distintos según el tipo de aislamiento y se toman de la edición vigente de la guía; no los publicamos aquí porque la edición 2024 reemplazó a la de 2013 y los valores deben leerse en la norma.
En alta y extra alta tensión el panorama es otro: la CIGRE, en su Technical Brochure 841 (2021), trata las pruebas en sitio con fuentes resonantes, VLF y de tensión alterna amortiguada, sobre todo para tensión soportada y descargas parciales.
Cómo se lee una prueba
- Comparar las tres fases. Cables iguales, de la misma edad y en el mismo circuito deberían dar resultados parecidos. Una fase distinta es la primera pista.
- Seguir la tendencia. Una medición aislada clasifica; una serie de mediciones en los años muestra si el envejecimiento avanza. Para eso las condiciones de prueba deben repetirse.
- Mirar la estabilidad antes que el valor. Una lectura inestable puede indicar un proceso activo aunque el valor medio todavía esté dentro de lo aceptable.
- Recordar la dilución. En un cable largo, un tramo deteriorado aporta sus pérdidas al total, y el resultado medio puede ocultar un problema concentrado en pocos metros.
Qué puede falsear el resultado
- Terminales sucias o húmedas: agregan pérdidas superficiales que suben la tangente delta sin que el cable esté mal. Se limpian o se usan técnicas de guarda.
- Cables mixtos: tramos de papel impregnado y XLPE en el mismo circuito mezclan comportamientos y los criterios de un tipo no aplican al otro.
- Temperatura del cable: cambia las pérdidas dieléctricas; las comparaciones en el tiempo deben hacerse en condiciones parecidas.
- Fugas por equipos conectados: descargadores o transformadores de tensión que no se desconectaron.
Qué hacer con el resultado
- ¿En qué categoría queda la fase?
- No requiere acción: Repetir en el plan de mantenimiento y guardar como tendencia
- Estudio adicional: Medir descargas parciales y acortar el intervalo de prueba
- Requiere acción: Planear reparación o reemplazo por tramos, con descargas parciales para ubicar el problema
Las descargas parciales en sitio complementan la tangente delta: la primera dice cuánto envejecimiento global hay; la segunda encuentra y ubica defectos localizados. Con ambas, la decisión entre reparar y reemplazar se toma con datos; los criterios están en empalmar o cambiar un cable de media tensión. Un ejemplo de equipo que mide la tangente delta a 0,1 Hz es el b2 TD60-MC.
Qué no hacer
- Aplicar umbrales de un tipo de aislamiento a otro.
- Concluir con una sola medición sin comparar fases.
- Interpretar sin descartar antes la fuga de las terminales.
- Usar la tangente delta de un cable con los criterios de transformadores.
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Referencias
- IEEE Std 400.2-2024, Guide for Field Testing of Shielded Power Cable Systems Using Very Low Frequency (VLF) (less than 1 Hz).
- IEEE Std 400-2023, Guide for Field Testing and Evaluation of the Insulation of Shielded Power Cable Systems Rated 5 kV and Above.
- CIGRE, Technical Brochure 841, After Laying Tests on AC and DC Cable Systems with New Technologies, 2021.
Preguntas frecuentes
¿La tangente delta de un cable se interpreta igual que la de un transformador?
No. El principio es el mismo, la relación entre la corriente resistiva y la capacitiva del aislamiento, pero la prueba de cables se hace con una fuente VLF a varios escalones y sus criterios son los de IEEE 400.2 para cada tipo de aislamiento. La tangente delta de transformadores se mide a frecuencia de red con otros criterios.
¿Por qué una fase da una tangente delta muy distinta a las otras dos?
Si los tres cables son iguales y de la misma edad, una fase con valores claramente mayores suele tener humedad, un accesorio con problemas o terminales con fuga superficial. Primero se descartan las terminales; si se mantiene, esa fase pasa a estudio adicional, por ejemplo con descargas parciales.
¿Puede un cable con buena tangente delta tener un defecto?
Sí. La tangente delta mide el estado promedio del aislamiento. Un defecto localizado, como una cavidad en un empalme, puede no aumentar las pérdidas totales de un cable largo. Para defectos localizados se usan las descargas parciales.