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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
ESPE EXTENSION LATACUNGA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN.
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
ANALISIS DE LA TERMOGRAFÍA EN LOS INTRUMENTOS
Wilson Enrique Palomo Urrutia, Carla Estefanía Lima Yanacallo,Joseph Mateo Acurio [email protected], [email protected], [email protected]
RESUMEN:
El presente trabajo se basa en el compendio
de un ensayo no destructivo a través del
análisis termográfico de instalaciones
eléctrica o componentes eléctricos para la
detección de fallos en las conexiones,
desequilibrios en las fases, sobrecargas en
líneas o problemas de protecciones.
PALABRAS CLAVE :
Termografía, Instalaciones eléctricas, Fallos, Sobrecarga, Protecciones, Componentes Eléctricos.
ABSTRACT: The present work is based on the compendium of a non-destructive test through the thermographic analysis of electrical installations or electrical components for the detection of faults in the connections, imbalances in the phases, overloads in lines or protection problems.
EY WORDS: Thermography, Electrical Installations, Faults, Overload, Protections, Electrical Components.
1 INTRODUCCIÓN.
Nuestros ojos son sensores diseñados para detectar luz visible (o radiación visible). Existen otras formas de luz (o radiación) que no podemos ver. El ojo humano sólo puede ver una pequeña parte del espectro electromagnético. En uno de los extremos del espectro no podemos ver la luz ultravioleta,
mientras que en el otro nuestros ojos no pueden ver la infrarroja.
Las radiaciones infrarrojas se encuentran entre las zonas visibles e invisibles del espectro electromagnético. La principal fuente de radiación infrarroja es el calor o radiación térmica. Cualquier objeto que tenga una temperatura por encima del cero absoluto (-273,15 ºC ó 0 K) emite una radiación en la zona de infrarrojos. Incluso aquellos objetos que pensamos pudieran estar muy fríos como el hielo, emiten radiación. Estamos expuestos a la radiación infrarroja cada día. El calor que sentimos del sol, de un fuego o de un radiador también es infrarrojo. Aunque nuestros ojos no pueden verlo, los nervios de nuestra piel pueden sentirlas como calor. Cuanto más caliente esté el objeto, mayor cantidad de radiación infrarroja emitirá.
1.1. Termografía.
La termografía es una tecnología, que no necesita de contacto, que se basa en la medida de longitudes de onda infrarrojas para determinar temperaturas desde una distancia segura. Una cámara termográfica proporciona una imagen que utiliza distintos colores para representar las diferentes temperaturas. Esta imagen acelera la comprobación visual de las temperaturas de superficie e identifica los puntos calientes. Los puntos calientes o los aumentos de la temperatura normalmente indican un fallo inminente. Las cámaras termográficas radiométricas captan y almacenan datos de la temperatura
de los miles de puntos que componen la imagen térmica. Esto posibilita la realización de análisis detallados y el cambio en los parámetros clave como la emisividad o el rango de temperatura, ya sea en campo, en la misma cámara o en la oficina con el software para PC. Hasta hace muy poco tiempo, la termografía era una técnica compleja y cara, sólo al alcance de determinados sectores. Afortunadamente, los recientes avances en tecnología no sólo han reducido el coste de las cámaras termográficas sino que también han simplificado su utilización
1.2. Parámetros de Análisis Termográfico.
Al situar la cámara termográfica delante de un objeto cuya temperatura superficial se desea conocer, la cámara recibe energía infrarroja que es la suma de tres componentes:
a) La energía infrarroja, I, procedente de un objeto
b) La energía reflejada por dicho objeto, (1-e) Ie del entorno
c) La energía emitida por el ambiente, (1-t)Iatm.
La energía total es recibida por la cámara termográfica a través de un conjunto de lentes sobre un detector de infrarrojos. El detector envía la información a la electrónica del sensor para procesar la imagen. La electrónica convierte los datos provenientes del detector en una imagen que puede ser vista en el visor integrado, en un monitor de vídeo estándar o en una pantalla LCD.
Ilustración 1: Energías capturadas por la cámara Termográfica.
2. EQUIPO PARA EL ANÁLISIS
2.1. Características de los Equipos. Para realizar los estudios se utilizará básicamente una cámara de infrarrojos Marca FLUKE modelo Ti20, cuyas especificaciones son las siguientes: Térmico a) Rango de temperaturas: -10ºC a 350ºC.
b) Tipo de detector: matriz plana focal (FPA) del elemento térmico de 80x60.
c) Precisión: ± 2ºC o 2% (lo que sea mayor)
d) Repetibilidad: ±1% o ±1ºC, lo que sea mayor
e) DTER (sensibilidad térmica): 200mK
f) Indicación de temperatura: 0,1ºC
Óptica a) Campo Visual (CV): rectangular. 20º horizontal x 15º vertical
b) Diámetro mínimo: 8,1 mm a 61 cm
c) Resolución Óptica (D:S): 75:1 o superior
d) Intervalo espectral: 7,5 a 14 micrones
e) Vista Objetivo: láser sencillo
f) Campo visual instantáneo: 4,4 mrad
Controles a) Foco: 61 cm al infinito
b) Paletas: gris, arco iris, hierro, gris inverso
c) Modos de medición: automático o manual
d) Luz de fondo de la LCD: brillante/tenue seleccionables Operativa
e) Emisividad Ajustable: 0,1 a 1,00 en incrementos de 0,
Al Realizar una imagen 3D de las temperaturas registradas en la imagen, se pudo observadas cuales son los picos máximos y minimos de Temperatura en el esayo.
Ilustración 5: Representación 3D de la Temperatura.
3.2. Temperatura Emanada por Hornos.
El Análisis de temperatura en un horno Industrial ayudó a verificar cuales son los valores térmicos que este emana al momento de su funcionamiento y ayudó a dar un sensado del calentamiento total y uniforme del mismo, determinando que:
El Horno alcanzó una temperatura promedio de 182.5 °F y se comprobó la relativa uniformidad térmica del mismo.
Ilustración 6: Análisis Térmico del Horno
Ilustración 6: Horno Industrial en Funcionamiento.
Mediante el Histograma térmico del Horno, se logró ver la uniformidad que existe en los diferentes puntos estructurales de calentamiento del Horno, con una ligera variación en los puntos lejanos a las válvulas de calentamiento de toda el área.
Ilustración 7: Histograma de Calentamiento del Horno.
Se analizó la transmisión de temperatura generada hacia el motor exterior que se encuentra unido al Horno y se determinó que posee una correcta disipación del calor, gracias a todos los aislantes que este posee, diferenciando la temperatura promedio de acople en el horno de 188°F y al exterior del motor de 88. °F; obteniendo una temperatura promedio en el área de trabajo analizada de 105.5 °F.
Ilustración 8: Histograma de Acople del Motor con el Horno.
3.3. Temperatura en Luminarias.
La iluminación en los espacios de trabajo del área industrial también posee una gran discusión al momento de analizar qué tipo de luz y que temperatura estos deben poseer.
Es por ello que se decidió ver el comportamiento de una fuente de luz Fría de tubos fluorescentes y se determinó que no poseen una uniformidad estable , obteniendo una temperatura máxima de 141.3°F la cual es netamente suministrada por la conexión eléctrica del la fuente hacia el foco.
Ilustración 8: Análisis Térmico de luz Blanca.
4 CONCLUSIONES.
Se puede concluir que el análisis termográfico es una herramienta fundamental en el mantenimiento predictivo de las instalaciones industriales ya que nos permite
adelantarnos a los posibles fallos que puedan dar las instalaciones basándose en la medida de longitudes de onda infrarrojas que emiten los dispositivos en funcionamiento, siendo éstas capturadas mediante el uso de la cámara termográfica.
Con esta predicción de los posibles fallos el cliente puede ahorrarse los costes que éstos pueden suponer, tanto en reposición de materiales, en pérdida de beneficios por periodos de inactividad, en mano de obra de técnicos cualificados para realizar la reparación
Los buenos resultados obtenidos con la TIR en materiales metálicos y compuestos utilizados en la industria aeronáutica nos lleva a pensar que estas técnicas pueden ser aplicadas con gran éxito en este sector.
Las inspecciones de mantenimiento pueden beneficiarse de las características de estas técnicas como son su rapidez, la no necesidad de contacto, la capacidad de inspeccionar áreas relativamente grandes en un único ensayo, la portabilidad de equipos y sencillez de interpretación de los resultados.
5 RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar mayor número pruebas de la variación térmica de las diferentes componentes que se encuentran en el ámbito industrial. Dar un seguimiento y control de las diferentes emanaciones térmicas generadas por los instrumentos u aparatos.
6 BIBLIOGRAFIA
Olarte, W., Botero, M., & Zabaleta, B. C. (2011). Aplicación de la termografía en el
