Descarga el formato oficial - Congreso Internacional de

Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
I Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
COIINRECO 2014
Título:
Aplicaciones de Mantenimiento Predictivo por Termografía a Tableros
Eléctricos
Mesa temática: Mantenimiento Predictivo
Autores: (Número máximo 3 autores).
Ing. Alejandro Jamaica , Avenida Pie de la Cuesta S/N, Querétaro, Qro. Tel. 01-442215-1097, Fax 01-442-209-6149, ajamaica@uteq.edu.mx
Ing. Gerardo Ortega Zertuche, Avenida Pie de la Cuesta S/N, Querétaro, Qro. Tel. 01442-215-1097, Fax 01-442-209-6149, gortega@uteq.edu.mx
Dra. Carmen Berenice Ynzunza Cortés, Universidad Tecnológica de Querétaro,
Avenida Pie de la Cuesta S/N, Querétaro, Qro. Tel. 01-442-215-1097, Fax 01-442-2096149, ynzunzaber@hotmail.com
Contacto:
Ing. Alejandro Jamaica
Lugar y fecha del evento:
Auditorio UTEQ
Santiago de Querétaro, Querétaro, México
24 al 26 de Octubre de 2012
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 1
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Aplicaciones de Mantenimiento Predictivo por Termografía a Tableros
Eléctricos
Resumen
El presente estudio presenta la aplicación de la termografía, como una técnica de
mantenimiento predictivo, entre cuyos beneficios está el proveer en tiempo real datos
para la toma de decisiones relacionadas con el quehacer de mantenimiento, debido a la
detección de deficiencias que puedan generar fallas, pérdidas energéticas y daños a las
instalaciones o al medio ambiente. Los resultados presentados exhiben la conveniencia
de su aplicación y buscan dar a conocer las bondades de ésta herramienta, en este
caso aplicada a los sistemas eléctricos, específicamente tableros de control, en virtud
de que el calentamiento anómalo asociado con una alta resistencia o con un flujo de
corriente excesivo es la principal causa de muchos de los problemas de estos sistemas.
Palabras claves
Termografía, Mantenimiento predictivo, Tableros de control eléctricos.
Abstract
This study shows the application of thermography as a predictive maintenance
technique, between their benefits are providing data for decision-making related to the
maintenance work in real-time due to the detection of deficiencies that may cause
failures, energy losses and damage to facilities or the environment. The presented
results exhibit the convenience of its implementation and intend to show the benefits of
this tool. In this case was applied to electrical systems, specifically electric boards,
because of the anomalous heating associated with high resistance or excessive flow
current as the main cause of many of the problems of these systems.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 2
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Kew words: Thermography, Predictive Maintenance, Electric control boards.
Introducción
Las exigencias del mercado y el incremento de la competitividad han obligando a las
organizaciones a buscar eficientar sus procesos productivos, implementando una serie
de estrategias que contribuyan a disminuir sus costos y mejorar su rentabilidad. Dentro
de éstas ha habido un creciente interés en el desarrollo de programas de seguridad y
ahorro de energía. Las instalaciones eléctricas son una parte muy importante dentro de
la industria, locales, viviendas, comunidades de vecinos, etc. Un defecto o deterioro de
la instalación puede producir graves pérdidas económicas, incendios o incluso daños a
personas. En ellas los tableros de control eléctrico asumen una gran importancia, ya
que de ellos depende el garantizar el suministro de energía, la continuidad del servicio
y la calidad del mismo. Un tablero de control puede ser una fuente de ignición capaz de
generar choques eléctricos, arcos eléctricos, incendios o explosiones e determinados
ambientes generado comúnmente por el calentamiento de contactos defectuosos, la
puesta en marcha de tableros no idóneos, las sobrecargas producidas por ampliaciones
de potencia sin modificaciones a las instalaciones, desgaste de equipos, cables en mal
estado o deteriorados y problemas de electricidad estática poniendo en riesgo la
seguridad de todo el personal y los activos de la misma, de ahí la importancia de su
mantenimiento. La termografía es una técnica de mantenimiento predictivo que permite
mediante inspecciones periódicas anticipar situaciones de falla. Esta tecnología ha sido
aplicada al trabajo eléctrico con excelentes resultados reduciendo los tiempos de
detección y paro sin detrimento de la seguridad del personal de mantenimiento. El
mantenimiento predictivo por termografía de una instalación eléctrica supone una
herramienta de trabajo única que permite conocer la radiación infrarroja que emite un
cuerpo sin contacto, de una manera segura y precisa, ya que en todos los sistemas
eléctricos se produce pérdida de energía que genera calor provocando un deterioro y
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 3
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
reducción de la vida útil de muchos componentes e incluso incrementa el consumo
energético debido al aumento de la resistencia eléctrica poniendo en riesgo muchas
veces las instalaciones eléctricas, por ello la necesidad de un correcto mantenimiento.
Termografía
La termografía es la ciencia de adquisición y análisis de la radiación infrarroja emitida
por un cuerpo a distancia. Todos los cuerpos emiten radiación infrarroja, la cual no es
visible para el ojo humano, ya que emite en una longitud de onda distinta a la luz
visible. Las cámaras termográficas miden la temperatura de cualquier objeto o
superficie de la imagen transformando la radiación que emite un cuerpo y producen una
imagen visible para nosotros con colores que interpretan el diseño térmico con facilidad.
Una imagen producida por una cámara infrarroja es llamada: Termografía o
Termograma.
La termografía permite la detección de puntos calientes, el incorrecto funcionamiento de
aparatos, puntos mal conectados, sobrecargas de líneas, pérdida de energía térmica,
aislamientos dañados, fugas de energía, cables
y conductores o tubería
sobrecalentados. Las aplicaciones de la termografía son enormes, ya que localizan
diferencias de temperatura no visibles para el ojo humano, pudiendo analizar pérdidas
de
calor,
aislamientos,
sobrecalentamientos,
falsos
contactos,
humedades,
conducciones de agua, placas solares, calderas, etc. de una forma rápida y eficaz.
Entre las ventajas del mantenimiento predictivo mediante termografía se tienen:
1. Se realiza a distancia, no es necesaria una parada. La seguridad y el ahorro
económico es total, ya que no supone riesgo para las personas o cosas y no
requiere paro de la línea de producción.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 4
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
2. Rápida localización de puntos calientes. Un incremento anómalo de
temperatura significa un problema, defecto, deterioro, sobre carga, etc, que se
debe estudiar y realizar acciones de mantenimiento.
3. Correcta planificación de paradas de mantenimiento. Al analizar el estado y
la prioridad del fallo se programa un paro de mantenimiento para el arreglo o
sustitución del elemento dañado.
4. Se ve, lo que el ojo no puede ver. Pérdidas térmicas, rozamientos mecánicos,
sobrecalentamientos
eléctricos,
tuberías
defectuosas,
llaves
de
paso
deterioradas, humedades, fallos de aislamiento, etc.
5. Informe detallado de la instalación. El personal de mantenimiento mediante los
informes, puede realizar un histórico de la instalación adelantándose a posibles
fallos.
6. Inspecciones de prevención de riesgos y seguridad laboral. El informe
justifica un correcto sistema de mantenimiento predictivo, ya que verifica el
estado de los elementos de seguridad de la instalación eléctrica, protegiendo de
daños a personas e incendios en las instalaciones.
7. Bonificación por parte de la aseguradora. Algunas compañías de seguros
otorgan bonificaciones en las primas de sus seguros a empresas que posean un
sistema consolidado de mantenimiento predictivo.
8. Disminución de riesgo de incendio. Con la temprana localización de puntos
calientes, se reduce considerablemente el riesgo de incendio. El 70% de los
incendios en industrias, viviendas, etc, se producen por fallos eléctricos
fácilmente localizables mediante la termografía.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 5
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Inspecciones termográficas
Para realizar una inspección termográfica se requiere de un equipo termográfico
específico en función al trabajo que se vaya a llevar a cabo. Estos equipos requieren
calibración periódica para su funcionamiento y el mantenimiento adecuado a la cámara.
La cámara cuenta con un software para el análisis de la imagen térmica que será
realizada siempre por personal calificado y certificado. De igual manera los termógrafos
deberán tener amplia experiencia en el ámbito laboral. El reporte presentado incluye un
informe a detalle donde se presentan las imágenes termográficas, fotos y gráficos.
También se incluye una serie de sugerencias sobre acciones a seguir para subsanar las
fallas encontradas, mismas que se clasifican con base en su prioridad considerándose
como leves. Grave o muy graves con prioridad baja alta o intermedia respectivamente.
El programa de imagen termográfica en un sistema eléctrico va desde la inspección
desde los tableros de alta tensión, transformadores de distribución, tableros y motores
en donde se revisan puntos calientes causados por conexiones flojas, dañadas, con
sobre carga, sucias u otros problemas que el ojo humano no puede detectar, antes de
que estas causen más daños. El programa de termografía permite inspeccionar cientos
de conexiones por día, y designar el nivel de severidad de cada problema basado en la
temperatura de manera inmediata. Esta capacidad única tiene el potencial de ahorrarle
a su empresa miles de dólares por incidente. El análisis de cada anomalía le permite al
cliente priorizar que reparaciones se necesitan y la urgencia de las mismas. Este
programa le permite analizar todo su sistema eléctrico y eliminar la posibilidad de un
daño que detenga la continuidad de su operación.
Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de conexión,
maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y
soportes correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 6
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
eléctrico. La fabricación o ensamblaje de un tablero eléctrico debe cumplir criterios de
diseño y normativas que permitan su funcionamiento correcto una vez energizado,
garantizando la seguridad de los operarios y de las instalaciones en las cuales
se encuentran ubicados. Los equipos de protección y de control, así como los
instrumentos de medición, se instalan por lo general en tableros eléctricos, teniendo una
referencia de conexión.
Metodología (desarrollo).
La siguiente inspección termográfica se llevó a cabo para la empresa Durman Esquivel,
S.A. de C.V., ubicada en carretera al ahorcado kl. 1.5 Pedro Escobedo Querétaro. La
inspección fue realizada a la instalación eléctrica de la planta y el tablero a máquinas
inyectoras y extrusoras. Para ello se utilizó una cámara termográfica marca FLIR y una
cámara digital Samsung. El procedimiento que se siguió para la realización fue la guía
para examinar equipo eléctrico y mecánico con termografía infrarroga ASTM 1934-99 a
(2005). Se presentan las imágenes termográficas y visibles juntamente con la
relevancia y la urgencia de cada una de las actuaciones. El sistema de valoración que
se ha usado es el comparativo entre un punto en condiciones normales y un punto
crítico o caliente, por eso se ha considerado la siguiente nomenclatura:
TPC = Temperatura de Punto Crítico o Caliente (ºC)
TCN = Temperatura equivalente en Condiciones Normales de trabajo (ºC)
También se tiene en cuenta el rendimiento nominal en el momento del análisis y la
temperatura máxima de trabajo para llegar a las conclusiones siguientes, aunque no
definitivas:
TPC – TCN ≤ 10ºC → Relevancia Normal
10ºC < TPC – TCN ≤ 20ºC → Relevancia Leve
20ºC < TPC – TCN ≤ 40ºC → Relevancia Grave
40ºC < TPC – TCN ≤ 70ºC → Relevancia Crítica
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 7
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
TPC – TCN > 70ºC → Relevancia Muy Crítica
Después de valorar todos los aspectos nombrados se llega a una conclusión de la
actuación que se tiene que llevar a cargo y que se enumera de menor a mayor
urgencia:
Próximo predictivo: No es necesaria ninguna actuación hasta el próximo estudio
predictivo.
Realizar seguimiento: Realizar un seguimiento para ver la evolución del punto caliente
o crítico usando la metodología y el personal más adecuado.
Lo antes posible: Actuar lo antes posible teniendo en cuenta la dinámica de cada
empresa y sus turnos de trabajo, se aprovechará el paro más inmediato para corregir el
problema.
Urgente: Estudiar la posibilidad de parar el proceso para corregir el problema.
Muy Urgente: Interrumpir el proceso inmediatamente para corregir el problema.
Resultados
Los termogramas de la inspección realizada se muestran a continuación. Las imágenes
tomadas fueron en los termomagnéticos de las máquinas de inyección, las extrusoras y
los “chillers” tanto en las entradas como en las salidas. De igual manera se
inspeccionaron los bloques de conexiones, contacto principal y guarda motor principal
de las extrusoras, la subestación del carrier, el chiller, los compresores y bancos de
capacitores de la subestación de inyección al igual que el master pack de la misma.
Las imágenes presentadas a continuación muestran los termogramas realizados, la
problemática encontrada y las sugerencias o recomendaciones propuestas. Entre éstas
últimas se incluyen atornillar bien las conexiones de las partes afectadas y realizar
termografía para confirmar la desaparición de la anomalía.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 8
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 9
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Código:
Fecha:
Análisis termografico
001
27/06/12
Área: Inyección
Máquina :Inyectora 10
Tipo de análisis:
eléctrico
mecánico
x
Parte analizada: alimentación del termomagnético principal (entradas)
Imagen digital:
Imagen termográfica
3
S
Sp3
Sp6
p1
Problema detectado:
El Interruptor Termomagnético en los puntos sp1, sp3 y sp6 están en rango de temperatura por
encima a la temperatura ambiente, se detecto un problema de calentamiento anormal, se
sugiere hacer un reapriete de terminales.
Relevancia:
Normal
Leve
Grave
Crítica
Muy crítica
x
Actuación
próximo predictivo
Realizar seguimiento
Lo antes posible
Urgente
Muy urgente
:
x
Recomendaciones y correctivos a realizar:
Se recomienda hacer un nuevo mantenimiento predictivo dentro de un 6 meses, para
evitar fallos inesperados.
Fecha de realización del análisis: 27\jun\12
Universidad Tecnológica de Querétaro
Fecha de próximo predictivo: 27\nov\12
Página 10
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Código:
002
Fecha:
Análisis termográfico
27/06/12
Área: Inyección
Máquina :Inyectora 10
Tipo de análisis:
Eléctrico
mecánico
x
Parte analizada: termomagnético principal (salidas)
Imagen digital:
Imagen termográfica
Sp1
Problema detectado:
El Interruptor Termomagnético en el puntos sp1 está en rango de temperatura por encima a la
temperatura ambiente, se detectó un problema de calentamiento anormal, se sugiere hacer un
reapriete de terminales.
Relevancia:
Normal
Leve
Grave
Crítica
Muy crítica
x
Actuación
próximo predictivo
Realizar seguimiento
Lo antes posible
Urgente
Muy urgente
:
x
Recomendaciones y correctivos a realizar:
Se recomienda hacer un nuevo mantenimiento predictivo dentro de 6 meses, para evitar fallos
inesperados.
Fecha de realización del análisis:27\jun\2012
Universidad Tecnológica de Querétaro
Fecha de próximo predictivo:27\nov\2012
Página 11
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Código:
Fecha:
Análisis termográfico
003
27/06/12
Área: Inyección
Máquina :Inyectora 15
Tipo de análisis:
eléctrico
mecánico
x
Parte analizada: termomagnético principal (entradas)
Imagen digital:
Imagen termográfica
Problema detectado:
El Interruptor Termomagnético en el puntos sp1 está en rango de temperatura por encima a la
temperatura ambiente, se detecto un problema de calentamiento anormal, se sugiere hacer un
reapriete de terminales ya que la temperatura máxima de la termografía se detecto en la terminal
misma.
Relevancia:
Normal
Leve
Grave
Critica
Muy critica
Universidad Tecnológica de Querétaro
x
Actuación
próximo predictivo
Realizar seguimiento
Lo antes posible
Urgente
Muy urgente
:
x
Página 12
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Recomendaciones y correctivos a realizar:
Se recomienda hacer un nuevo mantenimiento predictivo dentro de 6 meses, para evitar fallos
inesperados.
Fecha de realización del análisis:
Fecha de próximo correctivo: 27\nov\2012
27\jun\2012
Código:
Fecha:
Análisis termografico
004
27\06\12
Área: Inyección
Máquina : Inyectora 15
Tipo de análisis:
eléctrico
mecánico
x
Parte analizada: termomagnético principal (salidas)
Imagen digital:
Imagen termográfica
Sp1
Problema detectado:
El Interruptor Termomagnético en el puntos sp1 está en rango de temperatura por encima a la
temperatura ambiente, se detectó un problema de calentamiento anormal, se sugiere hacer un
reapriete de terminales.
Relevancia:
Actuación
Normal
próximo predictivo
Leve
x
Realizar seguimiento
x
Grave
Lo antes posible
Crítica
Urgente
Muy crítica
Muy urgente
:
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 13
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Recomendaciones y correctivos a realizar:
Se recomienda hacer un nuevo mantenimiento predictivo dentro de 6 meses, para evitar fallos
inesperados.
Fecha de realización del análisis:27\jun\2012
Fecha de próximo correctivo: 27\nov\2012
Código:
Fecha:
Análisis termografico
005
27/06/12
Área: Inyección
Máquina :Inyectora 14
Tipo de análisis:
eléctrico
mecánico
x
Parte analizada: entradas del termomagnético principal
Imagen digital:
Imagen termográfica
S
p1
Problema detectado:
El Interruptor Termomagnético en el punto sp1 está en rango de temperatura por encima a la
temperatura normal de trabajo, se detecto un problema de calentamiento anormal.
Relevancia:
Normal
Leve
Grave
Crítica
Muy crítica
Universidad Tecnológica de Querétaro
x
Actuación
próximo predictivo
Realizar seguimiento
Lo antes posible
Urgente
Muy urgente
:
x
Página 14
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Recomendaciones y correctivos a realizar:
Se recomienda hacer un reapriete de terminales y hacer un nuevo mantenimiento predictivo
dentro de 6 meses, para evitar fallos inesperados.
Fecha de realización del análisis:27\jun\2012
Fecha de próximo correctivo:27\nov\2012
Código:
Fecha:
Análisis termografico
006
27/06/12
Área: Inyección
Máquina: inyectora 14
Tipo de análisis:
eléctrico
mecánico
x
Parte analizada: salidas del termomagnético principal
Imagen digital:
Imagen termográfica
Problema detectado:
El Interruptor Termomagnético en el puntos sp1 está en rango de temperatura por encima a la
temperatura ambiente, se detecto un problema de calentamiento anormal pero uniforme en las
líneas.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 15
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Relevancia:
Normal
Leve
Grave
Crítica
Muy crítica
x
Actuación
próximo predictivo
Realizar seguimiento
Lo antes posible
Urgente
Muy urgente
:
x
Recomendaciones y correctivos a realizar:
Se sugiere hacer un reapriete de terminales y hacer un nuevo mantenimiento predictivo dentro de
6 meses, para evitar fallos inesperados.
Fecha de realización del análisis:27/jun2012
Fecha de próximo correctivo:27nov2012
Conclusiones
El uso de la termografía en el sistema eléctrico permite reducir el riesgo de paros,
daños o averías además de altos costos en su producción, incendios o daño a los
equipos. Con ella se focalizan los problemas que pueden ser corregidos y además
permite detectar otros que bajo situaciones normales sería difícil.
Los problemas de temperatura están presentes en todas las plantas productivas y son
una amenaza latente en ellas. La termografía es el método más sencillo y seguro para
detectar un riesgo potencial, sobre todo en las instalaciones eléctricas, ya que permite
hallar situaciones de calentamiento, que al ser corregidas garantizan la seguridad y
continuidad de las operaciones de producción.
La termografía es una técnica de mantenimiento predictivo cuyo retorno de inversión es
inmediato, por la recuperación de energía, producto, la disminución de los costos de
paro, alarga la vida útil de los equipos y
el mejoramiento del programa de
mantenimiento. De ahí que se haya convertido en una de las herramientas de
diagnóstico más valiosas para el mantenimiento predictivo.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 16
Congreso Internacional de Investigación y Redes de Colaboración
“Espacios de formación, construcción de conocimiento y colaboración”.
Bibliografía.
Barney, J. (1991). Firm Resources and sustained Competitive Advantage, Journal of
Management, Vol. 17. No. 1, p. 99-120.
Camison, C. (1997). La competitividad de la Pyme Industrial Española: Estrategia y
Competencias Distintitvas, Madrid, Civitas.
Conan, J., Mokwa, M., y Varadarajan, P. (1990). Strategic types, distinctive marketing
competencies and organizational performance: A multiple-measures based study”,
Strategic Management Journal, Vol. 11, No. 5, p. 365-383.
Flir Sytems AB (2011). Guía de termografía para mantenimiento predictivo. Disponible
en
http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochures/T820264/T820264_E
S.pdf. Recuperado 15 de agosto 2012.
MGH Electricidad Termografía. Disponible en
http://www.mghelectricidad.com/termografia/ventajas-del-mantenimiento/. Recuperado
20 de agosto 2012.
Scheffer, C., y Girdhar, P., (2008).
Machinery Vibration Analysis and Preditive
Maintenance. Newnes.
Termografía. Aplicaciones eléctricas y mecánicas.
Disponible en www.eespa-
energia.com/termografia.pdf. Recuperado 10 de agosto 2012.
Universidad Tecnológica de Querétaro
Página 17