Mantenimiento predictivo y termografa

Mantenimiento

Presentado a: Ingeniera Ana Mara Moreno

Presentado por: Jorge Andres Jaimes Silva Cesar Armando Sanchez

Unidades Tecnolgicas de Santander Bucaramanga, Octubre de 2011

Mantenimiento predictivo y termografa

1. IntroduccinLa Termografa Infrarroja es una tcnica que permite, a distancia y sin ningn contacto, medir y visualizar temperaturas de superficie con precisin. Los ojos humanos no son sensibles a la radiacin infrarroja emitida por un objeto, pero las cmaras termogrficas, o de termovisin, son capaces de medir la energa con sensores infrarrojos, capacitados para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la energa radiante emitida por objetos y, por consiguiente, determinar la temperatura de la superficie a distancia, en tiempo real y sin contacto.

La gran mayora de los problemas y averas en el entorno industrial - ya sea de tipo mecnico, elctrico y de fabricacin - estn precedidos por cambios de temperatura que pueden ser detectados mediante la monitorizacin de temperatura con sistema de Termovisin por Infrarrojos. Con la implementacin de programas de inspecciones termogrficas en instalaciones, maquinaria, cuadros elctricos, etc. es posible minimizar el riesgo de una falla de equipos y sus consecuencias, a la vez que tambin ofrece una herramienta para el control de calidad de las reparaciones efectuadas. El anlisis mediante Termografa infrarroja debe complementarse con otras tcnicas y sistemas de ensayo conocidos, como pueden ser el anlisis de aceites lubricantes, el anlisis de vibraciones, los ultrasonidos pasivos y el anlisis predictivo en motores elctricos. Pueden aadirse los ensayos no destructivos clsicos: ensayos, radiogrfico, el ultrasonido activo, partculas magnticas, etc. El anlisis mediante Cmaras Termogrficas Infrarrojas, est recomendado para:

o o o o o o o

Instalaciones y lneas elctricas de Alta y Baja Tensin. Cuadros, conexiones, bornes, transformadores, fusibles y empalmes elctricos. Motores elctricos, generadores, bobinados, etc. Reductores, frenos, rodamientos, acoplamientos y embragues mecnicos. Hornos, calderas e intercambiadores de calor. Instalaciones de climatizacin. Lneas de produccin, corte, prensado, forja, tratamientos trmicos. Las ventajas que ofrece el Mantenimiento Preventivo por Termovisin son: Mtodo de anlisis sin detencin de procesos productivos, ahorra gastos. Baja peligrosidad para el operario por evitar la necesidad de contacto con el equipo. Determinacin exacta de puntos deficientes en una lnea de proceso. Reduce el tiempo de reparacin por la localizacin precisa de la Falla. Facilita informes muy precisos al personal de mantenimiento. Ayuda al seguimiento de las reparaciones previas.

o o o o o o

2. Qu es la energa infrarroja?La energa infrarroja es una parte del espectro electromagntico de comportamiento similar a la luz visible. Este tipo de energa viaja a travs del espacio a la velocidad de la luz y puede ser reflejada, refractada, absorbida, y emitida. La longitud de onda de la energa infrarroja est entre 0.7 y 1000 m (micrmetros). Otras formas comunes de la radiacin electromagntica son los rayos ultravioletas o los rayos X.

3. Qu es el espectro electromagntico?Se denomina espectro electromagntico a la distribucin energtica del conjunto de las ondas electromagnticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagntico o simplemente espectro a la radiacin electromagntica que emite (espectro de emisin) o absorbe (espectro de absorcin) una sustancia. Dicha radiacin sirve para identificar la sustancia de manera anloga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, adems de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre ste, como la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiacin. El espectro electromagntico se extiende desde la radiacin de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el lmite para la longitud de onda ms pequea

posible es la longitud de Planck mientras que el lmite mximo sera el tamao del Universo aunque formalmente el espectro electromagntico es infinito y continuo.

4. Qu es la radiacin infrarroja?Todo en este planeta contiene energa trmica, consecuentemente todo tiene una temperatura especfica. Esta energa trmica es emitida desde la superficie del material del que est compuesto el objeto. Esta energa es denominada radiacin infrarroja. La cantidad de radiacin infrarroja emitida en una cierta longitud de onda desde la superficie de un objeto, es funcin de la temperatura del objeto. Este es un concepto muy importante, puesto que implica que se puede medir la temperatura de un objeto midiendo la radiacin infrarroja que emite.

5. Cmo est relacionada la energa infrarroja con el problema de la deteccin?Los detectores de las cmaras termogrficas convierten la energa infrarroja

proveniente del espectro infrarrojo, al espectro visual con lo que nosotros podemos "ver" la energa infrarroja. Estos mapas visuales correlacionan la intensidad de la imagen o el color con la cantidad de radiacin infrarroja recibida desde un objeto. La cantidad de radiacin recibida junto con otros parmetros es usada para calcular la temperatura de la superficie del objeto objetivo. Los detectores de las cmaras infrarrojas son

extremadamente sensibles a pequeas diferencias de temperaturas, con lo que con una persona entrenada y con experiencia las inspecciones pueden ser extremadamente precisas y valiosas.

6. Qu es una anomala trmica?Cualquier condicin que haga que el gradiente trmico de la superficie se desvie del patrn normal que debe existir para esa superficie en particular.

7. Qu es la termografa infrarroja?La termografa infrarroja es la tcnica usada para producir una imagen visible de la energa infrarroja invisible emitida por los objetos. Cuanto ms alta sea la temperatura, mayor la energa emitida. La tpica cmara termogrfica provee una imagen en vivo del calor de la radiacin. La cmara provee de una imagen bsica de grises la cual es convertida en una imagen de colores para hacer la interpretacin de la imagen ms sencilla. La imagen producida por una cmara infrarroja es llamada termo grama.

8. Qu es la emisividad?La emisividad es un trmino usado para describir como de eficiente es un material a la hora de emitir la energa infrarroja comparada con un emisor perfecto de energa infrarroja. La emisividad es un factor de eficiencia y depende de las propiedades del material del que este compuesto el objeto, de las caractersticas de la superficie y de la temperatura del objeto. Determinar la emisividad es crtico a la hora de medir temperaturas con una cmara termogrfica.

Ventajas de los anlisis mediante termografa1. Evitan interrumpir los procesos productivos

Disminuyen las interrupciones en los procesos productivos y se controla la integridad del sistema que los alimenta y protege. El ahorro final depende del intervalo de tiempo en que se realice el mantenimiento predictivo.2. Localizan con exactitud y antelacin los potenciales problemas

Localizacin exacta y con suficiente antelacin de los potenciales problemas mediante el incremento de temperatura. Inmediatamente despus de realizar el mantenimiento predictivo ya se puede organizar la solucin a los problemas detectados.3. Disminuyen las actuaciones de mantenimiento y reducen el tiempo de reparacin

Disminucin de las actuaciones de mantenimiento tradicional: las anomalas se predicen con suficiente antelacin para que sean reparadas y no se llegue a producir una avera que supondra un considerable tiempo de reparacin.4. Alargan la vida de los equipos

Mediante ensayos no destructivos se realiza un seguimiento del funcionamiento de los equipos, corrigiendo las anomalas detectadas en el menor tiempo posible para alargar su vida til. 5. Permiten un uso ms eficiente de la energa Se consigue una disminucin del consumo de los equipos de calefaccin/refrigeracin actuando sobre las causas que originan prdidas de fro o de calor. Se consigue, por tanto, un ahorro econmico y un menor impacto sobre el medio ambiente.6. Le proporcionan descuentos en la pliza del seguro

Cada vez son ms las compaas aseguradoras o consultoras de riesgos y seguros que valoran el uso de la termografa aplicada al mantenimiento predictivo y al diagnstico de instalaciones, mediante primas a la pliza del seguro.

Aplicaciones industriales mediante termografa

Problema detectado Se observa que los conductores de una de las fases se encuentran a una temperatura superior respecto las dems fases. Claro desequilibrio entre fases. Solucin propuesta Atornillar bien la conexin correspondiente a los conductores afectados y realizar termografa para confirmar la desaparicin de la anomala. Si el punto crticoVista normal

persiste

determinar

mediante

otros

procedimientos si el problema recae en el interruptor (en ese caso sustituir el interruptor).

Vista por infrarrojos

Problema detectado Se observa que el conductor de una de las fases se encuentra a una temperatura superior a las dems. Claro desequilibrio entre fases. Solucin propuesta Comprobar bien al la conexin conductor de la terminacin y realizar

correspondiente

afectado

termografa para confirmar la desaparicin de la anomala. Si el punto crtico persiste determinarVista normal

mediante otros procedimientos si el problema recae en

la terminacin/conector (en ese caso sustituirlo) o en el conductor (sustituir o verificar conexiones posteriores).

Vista por infrarrojos

Problema detectado Se observa que los rels se encuentran a una temperatura cercana a la reglamentaria (90C) debido a la masificacin (o poca separacin) y a la mala ventilacin del envolvente. Solucin propuesta La temperatura de funcionamiento de los rels es normalmente elevada, por eso se recomienda la separacin entre ellos y tener una correcta ventilacinVista normal

del envolvente para que no se produzcan temperaturas tan elevadas. Verificar posteriormente mediante una termografa.

Vista por infrarrojos

Deteccin de malas conexiones y descompensacin de fasesProblema detectado Se observa que el fusible de una de las fases se encuentra a una temperatura ligeramente superior a las dems. Posible principio de fallo del fusible o de desequilibrio de las fases. Solucin propuesta Verificar bien la conexin correspondiente al

fusible/base afectados y realizar termografa para confirmar la desaparicin de la anomala. Si el puntoVista normal

crtico

persiste

determinar

mediante

otros

procedimientos si el problema recae en el fusible/base (en ese caso sustitucin).

Vista por infrarrojos

Problema detectado Se observa que las cuchillas de Alta Tensin de una de las fases se encuentran a una temperatura superior a las dems. Claro defecto de los contactos de las cuchillas. Solucin propuesta Sustituir la cuchilla afectada o repararla mediante resina adecuada. Realizar termografa de confirmacin de resolucin del problema detectado.Vista normal

Vista por infrarrojos

subir

Deteccin de mal aislamiento

Problema detectadoSe observa que el conductor de una de las fases se encuentran a una temperatura superior a las dems y tiene diferentes temperaturas. Claro defecto del aislamiento.

Solucin propuestaSustituir el conductor y verificar la posible fuente del defecto de aislamiento para que ello no suceda de nuevo.

Vista normal

Vista por infrarrojos

Deteccin de malas conexiones

Problema detectadoSe observa que el conductor de una de las fases se encuentra a una temperatura superior a los 80C y, por tanto, cercana a la reglamentaria (90C). Claro desequilibrio entre fases.

Solucin propuestaAtornillar bien la conexin correspondiente al conductor afectado y realizar termografa para confirmar laVista normal

desaparicin de la anomala. Si el punto crtico persiste determinar mediante otros procedimientos si el problema recae en el interruptor (en ese caso sustituir el interruptor) o en el conductor (sustituir o verificar conexiones anteriores).

Vista por infrarrojos

Deteccin de malas conexiones

Problema detectadoSe observa que el conductor de una de las fases se encuentra a una temperatura superior respecto las dems fases. Claro desequilibrio entre fases.

Solucin propuestaVista normal

Atornillar bien la conexin correspondiente al conductor afectado y realizar termografa para confirmar la desaparicin de la anomala. Si el punto crtico persiste determinar mediante otros procedimientos si el problema recae en el interruptor (en ese caso sustituir el interruptor).

Vista por infrarrojos

Deteccin de malas conexiones

Problema detectadoSe observa que los conductores de una de las fases se encuentran a una temperatura superior a los 100C y, por tanto, superior a la reglamentaria (90C). Claro desequilibrio entre fases.

Solucin propuestaAtornillar bien la conexin correspondiente a los conductores afectados y realizar termografa para confirmarVista normal

la desaparicin de la anomala. Si el punto crtico persiste determinar mediante otros procedimientos si el problema recae en el interruptor (en ese caso sustituir el interruptor) o en el conductor (sustituir o verificar conexiones anteriores).

Vista por infrarrojos

Cmo conseguir una buena imagen infrarroja

La cuestin principal en termografa infrarroja es : cmo conseguir una buena imagen de infrarrojos. Esto suele convertirse en un problema bsico sobre todo para los termgrafos principiantes, porque una buena captura de imgenes es fundamental para hacer una correcta evaluacin y diagnstico del problema. Entonces, cul es la clave para obtener una buena imagen termogrfica?

1. Enfoque la imagen

Los problema ms comunes con la mayora de las imgenes termogrficas son debidos a la captura de una imagen desenfocada. Esto hace que el anlisis y la evaluacin sea cada vez ms difcil porque una imagen termogrfica desenfocada puede "generar" una disminucin de la temperatura real sobre todo si estamos midiendo puntos muy calientes.

2. Usar correctamente la gama de temperaturasOtra cosa que hace que el anlisis trmogrfico cada vez ms difcil es el uso incorrecto del rango de temperatura, mientras se realiza la captura de infrarrojos. La medicin de un objeto con una alta temperatura mediante un rango de temperaturas bajo puede causar que la imagen tomada aparezca confusa porque no se puede determinar el punto ms caliente del objeto debido a que se mostrar como color blanco (por ejemplo, si el objeto tiene la temperatura ms caliente de 300 C y usamos un nivel de temperatura de -40 a 120C slo se ver una imagen en blanco en la pantalla de su cmara termogrfica). El Uso de un nivel adecuado de temperatura le proporcionara una mejor imagen para su anlisis y para la posterior determinacin de la fuente del problema.

3. DistanciaLa distancia tambin se convierte en un factor importante en termografa. Esto est relacionado con dos cosas, primero con la resolucin espacial de la cmara y segundo con la condicin atmosfrica. El conocimiento de la resolucin de su cmara termogrfica es importante debido a la capacidad de la cmara para capturar el punto ms pequeo en un rea de 1 pxel. Por lo tanto, cmo resolver este problema? Fcil.... Acrquese lo suficiente a su objeto para que pueda obtener una lectura correcta.

4. PaletasPor qu las paletas de color desempean un papel importante en el anlisis termogrfico? Bueno ... comnmente depende de la decisin del termgrafo respecto a que paleta usar, las paletas arco iris por lo general se usan en tuberas, ya que mejoran la distribucin trmica de infrarrojos en el objeto. Este es simplemente un hbito no demasiado significativo en los resultados.

Termografa, 5 consejos prcticos1. De fro a calorHa estado fuera con la cmara termogrfica, con una temperatura de+5C (+41F). Para continuar el trabajo termogrfico, ahora debe llevar a cabo una inspeccin interior . Si lleva gafas, estar acostumbrado a tener que limpiar el agua condensada de ellas para poder ver correctamente. Lo mismo ocurre con la cmara. Para realizar las mediciones correctamente, deber esperar a que la cmara infrarroja est lo bastante caliente para que la condensacin se evapore. De este modo, el sistema interno de compensacin de la temperatura tambin tendr el tiempo necesario para ajustarse a la nueva situacin.

2. LluviaSi empieza a llover no es recomendable llevar a cabo la inspeccin

termogrfica, dado que el agua modificar drsticamente la temperatura de la superficie del objeto que est midiendo. No obstante, en ocasiones se ver obligado a utilizar la cmara incluso en situaciones de lluvia intensa. Proteja la cmara con una simple bolsa de plstico transparente de polietileno. La correccin para la atenuacin causada por la bolsa de plstico puede lograrse ajustando la distancia a los objetos hasta que la lectura de temperatura sea la misma que sin la proteccin del plstico. Algunos modelos de cmaras termogrficas tienen una entrada distinta para la Transmisin de la ptica externa.

3. EmisividadDebe determinar la emisividad del material que est midiendo. Normalmente no encontrar el valor en una tabla. Utilice pintura ptica negra, es decir , Nextel Black Velvet. Pinte una pequea parte del material con el que est trabajando. La emisividad de la pintura ptica suele ser normalmente de 0,94. Recuerde que el objeto debe tener una temperatura diferente (normalmente superior) a la temperatura ambiente. Cuando mayor sea la diferencia, mayor ser la precisin del clculo de emisividad. La diferencia debe ser de al menos 20C (36F). Recuerde que hay otras pinturas que admiten temperaturas muy elevadas, de hasta +800C (+1472F). No obstante, la emisividad puede ser menor que la del negro ptico.

En ocasiones no podr pintar el objeto que est midiendo. En este caso, puede utilizar una cinta. Una fina cinta para la que haya determinado la emisividad anteriormente funcionar en la mayora de los casos, y podr quitarla cuando haya terminado sin daar el objeto que est estudiando. Tenga en cuenta que algunas cintas son semi transparentes y por lo tanto, no muy adecuadas para estos fines. Una de las mejores cintas para este propsito es la cinta elctrica Scotch para exteriores y temperaturas bajo cero.

4. Temperatura aparente reflejadaEst en una situacin de medicin en la que varias fuentes de calor influyen en las mediciones. Necesita disponer del valor adecuado para la temperatura aparente reflejada, a fin de introducirla en la cmara y obtener la mejor correccin posible. Hgalo de la siguiente forma: establezca un valor de emisividad de 1,0. Ajuste la lente de la cmara al enfoque ms cercano y, mirando en la direccin opuesta alejndose del objeto, guarde una imagen. Con la zona o isoterma, determine el valor medio ms probable de la imagen y utilice el valor como entrada de la temperatura aparente reflejada.

5. Objeto demasiado lejanoNo est seguro de que la cmara est midiendo correctamente a la distancia real? Una regla general para la lente es multiplicar el valor IFOV por 3. (IFOV es el detalle del objeto visto por un nico elemento del detector). Ejemplo: 25 grados corresponden a aproximadamente 437 mrad. Si la cmara tiene una imagen de 120 120 pxeles, el valor IFOV pasa a ser de 437/120 = 3,6 mrad (3,6 mm/m) y la relacin de tamao del punto es de aproximadamente 1000/(3 3,6) = 92:1. Eso significa que a una distancia de 9,2 metros (30,2 pies), el objeto debe ser de al menos 0,1 metro o 100 mm de ancho (3,9 pulgadas). Intente asegurar los resultados acercndose ms de 9 metros (30 pies). A 78 metros (2326 pies), las mediciones deben ser correctas.