En muchas aplicaciones, que van desde las subestaciones de poder de electricidad hasta las fuentes de alimentación ininterrumpidas para instalaciones de telecomunicación y datos, los bancos baterías se utilizan como fuentes de energía de reserva. Y, en la mayoría de los casos, los sistemas de baterías son flotantes. Es decir, operan sin una conexión a tierra. Una falla a tierra es posible de suceder y se indica en un panel de control creando una condición de alarma.

Esta falla a tierra se desarrolla en alguna parte del banco de baterías, típicamente como resultado de un problema de suciedad y humedad. Tales fallas pueden ser difíciles de localizar, especialmente en instalaciones de banco de baterías grandes por ejemplos en subestaciones de poder de centrales eléctricas.

El acercamiento más obvio para la localización de la falla a tierra es desconectar la batería desde la carga y dividirla en secciones para que la falla pueda ser localizada. Este trabajo, aunque efectivo, no es conveniente y el equipamiento que respalda el banco de baterías tendría que ser sacado fuera de servicio mientras se realizan las pruebas.

Fallas a tierra de banco de baterías pueden ocurrir en cualquier lugar dentro de la cadena. En el caso de una falla de una cadena en particular, la corriente entrante a la cadena será mayor que la corriente que sale de la cadena debido al flujo de corriente a tierra. Sin embargo, la corriente puede ser muy pequeña y difícil de medir. El valor de resistencia a tierra determinará cuanta corriente fluirá a tierra. Si se sospecha de una falla a tierra en la cadena, todas las baterías debieran ser examinadas en su carcaza por probables signos de grietas o daño. También, si una celda húmeda tiene fuga debería mostrar signos de fuga de electrolito en el suelo o en el rack de batería además de presentar un nivel de electrolito bajo.

En el caso de una falla a tierra en el sistema de distribución de corriente continua, la cual es el tipo predominante de falla a tierra en banco de baterías, hay típicamente un indicador de falla con un medidor con un juego de luces. El problema es que ninguno de estos indicadores le dirá donde está la falla. En el caso de una generadora de gran tamaño esto podría significar en varias instalaciones asociadas con cables subterráneos.

Hay aparatos de localización de falla a tierra que ayudan a encontrar este tipo de fallas. Existen además, varias técnicas de prueba alternativas han sido propuestas para resolver estos problemas. Una de estas es inyectar un pulso de prueba de baja frecuencia, alrededor de 5 Hz., y usar un trazador de señal para determinar como se propaga a través del banco de baterías, localizando la falla.

Este arreglo tiene el beneficio de que las pruebas pueden, al menos en teoría, llevarse a cabo mientra el banco de baterías está en servicio y no es necesario remover los puentes de unión entre las celdas. Sin embargo, el uso de pulsos de baja frecuencia tiene un gran inconveniente, pues, estos pulsos podrían alterar el funcionamiento de los relés protección asociados con el banco de baterías dando lugar a falsas operaciones.

Los fabricantes de equipos de prueba para localizar falla a tierra en banco de baterías han tratado de evitar este problema mediante el uso de señales de prueba mucho más altas, en el rango de 5 KHz. Esto elimina los efectos adversos sobre los relés de protección, sin embargo, introduce otro problema…

En estas altas frecuencias, los condensadores usados para sistemas de supresión de sobrevoltaje de los banco de baterías presentan una baja impedancia y por lo tanto, durante las pruebas se presentan como “fallas a tierra fantasmas” haciendo más difícil la localización de falla a tierra reales.

La solución más efectiva, es usar una señal de frecuencia entre los 20 y 30 Hz. Esta es lo suficientemente alta para evitar la interacción con los relés de protección y lo suficientemente baja para minimizar los problemas de “fallas a tierras fantasmas” asociados con los condensadores.

La técnica de localización de falla a tierra con los equipos de prueba adecuados es muy sencilla. El equipo de prueba consta de un generador de señal, el cual es alimentado y un probador separado del generador alimentado por batería el cual es esencialmente un medidor tipo pinza que ha sido ajustado de manera que discrimina señales de frecuencia distintas a la señal de prueba.

El transmisor incorpora un puente de resistencia. Este muestra la resistencia de todos los circuitos paralelos a tierra desde el punto donde es fijado. Un puente de capacitancia también es provisto como una ayuda extra a la discriminación contra fallas a tierra fantasmas.

Para localizar una falla, el generador de señal es conectado entre la tierra y el polo positivo o negativo del banco de baterías. La elección correcta del polo será el que tiene la falla a tierra. La sonda se utiliza para rastrear la señal de prueba del generador, siempre siguiendo el circuito de las ramas que muestran la menor resistencia. Aplicado sistemáticamente, este procedimiento lleva de manera rápida y positiva la localización de la falla. Notar que estas pruebas pueden ser realizadas igualmente sobre baterías en servicio y otras que han sido aisladas.

Si bien este método de localización de falla a tierra de baterías es simple, en principio, plantea exigencias al equipo de prueba que se va a utilizar. Para garantizar el éxito de la prueba, el equipo de prueba debe ser capaz de entregar resultados consistentes, incluso en presencia de la corriente de ripple de gran tamaño. Además debe tener la suficiente potencia para trabajar en lugares donde hayan maquinas rotativas grandes y alto ruido.

Con un equipo de buena calidad, no hay dudas de que las pruebas a frecuencias entre los 20 y 30 Hz proporcionan una solución rápida, confiable y conveniente para el eterno problema de la localización de fallas a tierra en banco de baterías.