25 marzo 2009

Resolución de problemas eléctricos con imágenes térmicas

Hace tan solo cuatro o cinco años que el uso de las imágenes térmicas comenzó a popularizarse en la industria. Pero hoy, con esta tecnología se producen imágenes vivas de alta calidad que muestran el calor que desprenden los equipos. Son fáciles de usar y mucho más manejables que hace tan solo unos años. Todo ello conlleva que esta solución sea altamente práctica y efectiva en costes para el mantenimiento eléctrico diario. Para usarla, un técnico cualificado o un electricista simplemente se apunta al equipo en cuestión, rastrea el área inmediata para localizar puntos calientes no esperados, y por último aprieta el disparador para capturar una imagen específica. Cuando se completa la inspección, la imagen salvada puede descargarse a un computador para un análisis más detallado, elaborar informes y detectar tendencias futuras.
Si bien las imágenes térmicas son simples de operar, son más efectivas en manos de un técnico cualificado que comprende bien las mediciones eléctricas y los equipos inspeccionados. Para quien use este tipo de rastreador de imágenes, los siguientes puntos son especialmente importantes:
  • Punto 1: Carga. El equipo eléctrico inspeccionado debe estar al menos por debajo de un 40 % de la carga nominal en orden de detectar problemas con imágenes térmicas. Las condiciones de carga máxima son ideales, si es posible.
  • Punto 2: Seguridad. Los estándares de seguridad de medición eléctrica se aplican todavía bajo NFPA 70 E[1]. Permanecer frente de un panel eléctrico activo requiere equipo de protección personal (PPE). Dependiendo de la situación y el nivel de energía incidente del equipo que se está rastreando. Esto puede incluir:
    • Vestuario resistente a la llama.
    • Guantes de piel sobre goma.
    • Botas de trabajo de piel.
    • Pantalla frontal para la protección del arco eléctrico.
  • Punto 3. Emisividad. La emisividad describe la capacidad para emitir energía infrarroja o calor. Esto afecta a lo bien que puede medirse la temperatura de la superficie de un objeto. Diferentes materiales emiten energía infrarroja en diferentes modos. Cada objeto y material tiene una emisividad específica que va en una escala de 0 a 1.0. La emisividad más alta corresponde a reproductores de imágenes térmicas que informan temperaturas exactas. Los objetos que tienen alta emisividad emiten energía térmica y usualmente no son muy reflexivos. Los materiales que tienen baja emisividad son usualmente bastante reflexivos y no emiten bien energía térmica. Esto causa confusión y análisis incorrecto de la situación si el usuario no es cuidadoso. Un reproductor de imágenes térmicas puede calcular la temperatura superficial de un objeto si la emisividad del material es relativamente alta, y/o el nivel de emisividad del reproductor de imágenes se próximo a la emisividad del objeto. La mayoría de los objetos pintados tienen una emisividad alta de aproximadamente 0,90 a 0,98. Los materiales cerámicos, goma y la mayoría de las cintas eléctricas y el aislamiento del conductor también tienen emisividad relativamente alta. Los conductores de aluminio, cobre y algunos tipos de acero inoxidable, sin embargo, son muy reflexivos. La buena noticia es que las inspecciones térmicas realizadas para propósitos de inspección son procesos cualitativos o cualitativos. Los usuarios típicamente no necesitan mediciones específicas de temperatura. Lo que se hace es buscar un punto que sea más caliente que otro de un equipo similar que está bajo las mismas condiciones de carga.

Sistemas eléctricos problemáticos: Hay varias cosas específicas a controlar cuando se controlan problemas en seccionadores o asuntos de rendimiento de carga. Una vez que se completen las reparaciones, puede tomarse otra imagen térmica. Si la reparación es exitosa, el punto caliente detectado habrá desaparecido.

  • Desequilibrio trifásico: Captura de imágenes térmicas de todos los paneles eléctricos y otros puntos de conexión de alta carga tales como transmisiones, desconectadores, controles y así sucesivamente. Donde se descubran altas temperaturas, se seguirá el circuito y examinarán los ramales y cargas asociadas. Se compararán todas las fases lado-por-lado y controlarán para detectar diferencias de temperatura. Un circuito más frío de lo normal puede indicar que falla un componente. Las fases más cargadas aparecerán más calientes. Los conductores calientes pueden estar subdimensionados o sobrecargados. Sin embargo, ya que una carga desequilibrada, una sobrecarga, una mala conexión y los armónicos todos pueden crear modelos similares, es importante continuar con medidas de calidad que ayuden a diagnosticar con exactitud el problema (Nota: Las caídas de voltaje a través de los fusibles e interruptores también pueden hacer aparecer un desequilibrio en el motor y calor en exceso en los puntos problemáticos. Antes de asumir que se ha encontrado la causa debe realizarse un doble control, por una parte con un generador de imágenes y por otra con un medidor de corriente).
  • Conexiones y cableado: Búsqueda de conexiones que tienen temperaturas más altas que otras conexiones similares bajo cargas similares. Esto puede indicar conexiones sueltas, sobreajustadas o corroídas con resistencia incrementada. Los puntos calientes relacionados con la conexión usualmente – pero no siempre – aparecen más calientes en el punto de resistencia, enfriamiento con distancia de ese punto. En algunos casos, un componente frío es anormal debido a que la corriente se transmite en paralelo desde la conexión de alta resistencia. También pueden encontrarse conductores subdimensionados o rotos, o aislamiento defectuoso. Las guías de NETA (Inter-National Electrical Testing Association) dicen que cuando la diferencia de temperatura entre componentes similares bajo cargas similares excede de 15 ºC, se llevarán a cabo inmediatas reparaciones.
  • Fusibles: Si un fusible muestra puntos calientes, puede estar próximo a sus capacidades de corriente. No todos los problemas son por calor. Si se funde un fusible, por ejemplo, producirá una temperatura más fría de lo normal.
  • Centros de control de motores (MCC): Para evaluar un MCC bajo carga, se abrirá cada compartimento y compararán las temperaturas relativas de componentes claves: barras de bus, controladores, arrancadores, contactores, relés, fusibles, seccionadores, desconectadores, alimentadores y transformadores.
  • Transformadores: Para transformadores de aceite, se usará un generador de imágenes térmicas y se buscarán conexiones bushing externas, tubos de enfriamiento, ventiladores de enfriamiento y bombas, además de las superficies de transformadores críticos.

Bibliografía:

  • Solving electrical problems with thermal imaging. Maintenance World December 2008.
  • PPE guidelines, reference NFPA (National Fire Protection Association).

Palabras clave: Motor control centers (MCC)

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