miércoles, 21 de diciembre de 2011

Aplicaciones de los ultrasonidos en el mantenimiento de equipos eléctricos

La medida y escucha de ultrasonidos se ha consolidado como una técnica rápida y segura para detectar fallos eléctricos, tanto en alta como en baja tensión.

La detección de ultrasonidos es complementaria a las inspecciones termográficas, puesto que algunos modos de fallo como el efecto corona no produce calor y por lo tanto no es detectable mediante la técnica del análisis termográfico.

Las inspecciones de ultrasonidos para detección de fallos eléctricos se aplican a:
  • Lineas de transmisión y distribución de alta tensión
  • Inspecciones predictivas de subestaciones
  • Conmutadores
  • Transformadores
  • Cuadros eléctricos de media y baja tensión
Las anomalías en los circuitos eléctricos provocan emisiones ultrasónicas. Al escanear el área con los detectores de ultrasonidos se localizan los puntos donde se generan estas emisiones de ultrasonidos.

En el siguiente vídeo se muestran los sonidos de casos reales de los defectos de corona, tracking y arco.



Las descargas parciales sólo se producen en instalaciones de media y alta tensión. Son descargas eléctricas no deseadas que atraviesan el aislamiento entre conductor y tierra. El flujo de corriente resultante puede causar una avería y derivar en el fallo total del equipo.

La fuga de corriente eléctrica provoca una ionización del aire alrededor de la cual se produce un amplio espectro de sonido, que incluye frecuencias de ultrasonidos. Los componentes de la actividad ultrasónica contienen abundante información útil para poder distinguir entre los efectos corona, tracking y arcos. La detección se basa primero en escuchar la señal, pero diagnóstico preciso de estos fallos se facilita en gran medida cuando se incorpora el análisis de la onda y del espectro de frecuencia de las señales de los ultrasonidos.

Efecto corona

El efecto corona afecta a los conductores eléctricos por encima de 1 kV. Produce ozono nocivo para el aislamiento, también produce ácido nítrico que oxida los metales en presencia de humedad y genera interferencias electromagnéticas.

El efecto corona se escucha como un zumbido constante, un sonido regular similar al producido al freír. Cuando se encuentra en un estado avanzado, se producen al azar sonidos de explosiones. El efecto corona avanzado tiene un tono más grave y más profundo.

La representación de la onda de la señal de una descarga de corona muestra picos con espaciados y amplitudes regulares. Cuando se encuentra en un estado avanzado, se añaden picos adicionales de mayor amplitud que aparecen de manera aleatoria.

La representación de la señal de frecuencia de la corona muestra un pico predominante en la frecuencia fundamental de 50 ó 60 Hz y unos pocos armónicos más débiles. Cuanto más avanzado se encuentra el fenómeno corona, más armónicos aparecen y su amplitud crece en comparación con la de la frecuencia fundamental.

Efecto Tracking

El fenómeno llamado tracking es la formación de caminos conductores en la zona de la superficie de un aislante eléctrico. Este fenómeno se ve agravado por la contaminación y la humedad.

El tracking se escucha como un sonido de zumbido y chisporroteos intermitentes, con pausas y caídas y crecimientos en intensidad. La intensidad puede aumentar hasta llegar al punto de combustión súbita (flashover). Después de la combustión súbita todo este sonido se convierte en silencio.

La representación de la onda de la señal de tracking muestra altas cumbres muy cortas, pero con elevada amplitud. El espacio de tiempo entre picos y las amplitudes de los picos no son regulares. La amplitud de los picos es un indicador de la gravedad del defecto.

La representación de la señal en frecuencia no muestra picos predominantes.

Arco

El arco es una corriente que fluye a través del aire y produce una descarga de plasma.

El arco se escucha como un sonido violento con un comienzo y un desvanecimiento bruscos. El zumbido que se escucha en cuando se producen los efectos corona y tracking están ausentes.

La representación de la onda de señal del arco muestra picos de muy elevada amplitud que aparecen aleatoriamente en el tiempo. La principal diferencia es que con el tracking es que la duración de cada descarga es más larga, por lo que la representación de la señal de temporal del arco revela picos más anchos.

Igual que en el fenómeno del tracking, la representación del espectro de frecuencias de la señal no muestra ningún pico predominante.


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miércoles, 7 de diciembre de 2011

Funciones principales de los departamentos de mantenimiento predictivo

Los departamentos de mantenimiento predictivo se han establecido en las plantas industriales de una manera desigual. Las funciones asignadas a estos departamentos han sido dispares, a pesar de que cualquier departamento predictivo debería poder realizar las tareas de supervisión, diagnóstico, solicitud detallada de las reparaciones y verificación de las reparaciones.


Las funciones principales de los departamentos de mantenimiento predictivo son:

1. Supervisión predictiva. 
La supervisión de los activos críticos se ha de realizar con los recursos adecuados en función del número de equipos críticos de la planta y sus particularidades. Se ha de tener en cuenta que la optimización de los recursos existentes es una obligación si se pretenden obtener unos resultados razonables. Por ello es fundamental poner especial atención en los siguientes puntos:
  • Periodicidad de las medidas. Si las medidas se espacian demasiado, es posible que perdamos la capacidad de detectar determinados tipos de fallo de desarrollo rápido. Por el contrario, si pretendemos tomar medidas de supervisión con demasiada frecuencia, estaremos malgastando recursos. 
  • Número de puntos por máquina. Para supervisar una máquina no se necesita tanta información como cuando se diagnostica, por ello el número de puntos medidos para supervisarla es menor que los utilizados para el diagnóstico.
  • Configuración de las medidas. Igualmente, la configuración de las mediciones para la supervisión de maquinaria ha de facilitar suficientes datos para la detección de anomalías, pero no es conveniente obtener demasiados datos, para no consumir demasiado tiempo en las tareas de recolección de datos. 
  • Técnicas predictivas. El RCM (Reliability Centered Maintenance) recomienda aplicar las técnicas adecuadas para detectar los posibles modos de fallo identificados en cada activo crítico. Además del análisis de vibraciones, conviene estudiar si la termografía, el análisis de aceites, la escucha de ultrasonidos o el análisis del circuito de corrientes aportan información relevante sobre los modos de fallo.
  • Inspecciones visuales. Es conveniente procedimentar cómo se reportan las anomalías encontradas en los equipos inspeccionados. Por ejemplo, si el verificador detecta una fuga de lubricante cuando está midiendo vibraciones, ha de reportarlo para que se genere una orden de trabajo que corrija ese fallo detectado visualmente.
2. Diagnóstico predictivo.
A veces se confunden las funciones de supervisión y diagnóstico. Mediante la supervisión predictiva se detectan los problemas, mediante el diagnóstico predictivo se detallan los fallos encontrados para que puedan ser corregidos. El diagnóstico de maquinaria requiere analistas cualificados equipados con herramientas de análisis adecuadas. Cuando nos basamos en la técnica del análisis de vibraciones, las gráficas aplicadas para el diagnóstico de la maquinaria son los espectros, ondas y otras gráficas típica obtenidas a partir de la señal dinámica de la vibración.

3. Generación de informes predictivos. 
Los informes predictivos generan órdenes de trabajo para programar las reparaciones de los fallos encontrados, estos informes han de ser precisos y fiables para que los coordinadores del mantenimiento basen sus programaciones en el estado de los activos reportado. Es fundamental la coordinación entre los departamentos predictivos y coordinación o programación de mantenimiento para que los trabajos preventivos se gestionen a partir de la información del estado de los activos.

4. Verificación de los trabajos de reparación. 
Cuando se interviene un equipo para su reparación, existe un riesgo de que la reparación no se haya realizado correctamente. El departamento de mantenimiento predictivo dispone de medios para evaluar el estado de la máquina reparada para aceptar o rechazar su puesta en producción e identificar la causa del problema, en el caso de que sea rechazada. Para que las tareas de verificación puedan realizarse con éxito, es necesaria una coordinación entre el departamento de mantenimiento predictivo y el departamento de mantenimiento correctivo o taller de mantenimiento.

Se recomienda pues procedimentar todas estas tareas y articular las relaciones interdepartamentales para evitar descoordinaciones que impidan la realización de estas funciones propias de los departamentos de mantenimiento predictivo.


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