El mantenimiento mecánico representa una amplía actividad en lo que al análisis de fiabilidad y disponibilidad se refiere. Pero no únicamente desde la labor correctiva, como inconscientemente se tiende a pensar sino también desde la parte de ingeniería de procesos en el sentido de mejorar la eficiencia de líneas e instalaciones productivas. En el artículo se muestra uno de estos casos mediante el uso de la termografia mecanica en el sector químico.
Desde ese punto de vista, se ha de entender que la termografía es una técnica de amplia uso en el mundo de la ciencia y la tecnología, no solo en la industria en la que se ha asociado fundamentalmente a la detección de puntos calientes en instalaciones eléctricas. La razón habría que buscarla en:
- Elevada criticidad de buena parte de los activos eléctricos de alta y media tensión.
- Buena relación costo-beneficio que ofrece como aplicación predictiva, caracterizada como actividad mayoritariamente subcontratada.
Sin embargo existen aplicaciones mecánicas en la industria donde la termografia resulta la técnica más viable para la detección de fallos o ineficiencias.
Por todo lo anterior ahondemos en la
Termografia Mecanica,
como la rama del mantenimiento predictivo que analiza componentes e instalaciones mecánicas mediante el análisis de termogramas infrarrojos. Desde esa perspectiva existen un gran número de aplicaciones como podrían ser:
- Sobrecargas en cojinetes, rodamientos.
- Fricción en acoplamientos.
- Ineficientes combustiones en Turbinas de Gas.
- Fugas en conducciones.
- Ineficiencias en mecánica de fluidos: bombas, compresores, soplantes, ….
- Desgaste en sistemas de intercambio térmico: intercambiadores, calderas, ….
- Rendimiento de líneas de flujo: válvulas, tuberías, ….
- Óptima funcionalidad de sistemas de almacenamiento: tanques, depósitos, …
Es una primera lista, pero existen muchas más aplicaciones específicas para cada sector, en las que se recomendaría valorar si una instalación o activo es susceptible de
¿Optimizar mediante termografia mecanica?
mediante el siguiente procedimiento:
- ¿Se genera presencia o ausencia de calor?
Nos hemos de preguntar si existe intercambio o variación térmica por mecanismo de transmisión de calor por conducción y convección que permita a nuestros dispositivos de detección (variados en cuanto a nivel de calidad y sensibilidad) la visualización de anomalías y su posible evolución.
- ¿Se trata de una superficie cercana o lejana?
Una adecuada distancia y calidad en el encuadre resulta clave para una óptima fotografía en el espectro infrarrojo.
- ¿Preguntarnos por los Requisitos de Resolución y Sensibilidad?
Tras los dos análisis previos, hemos de plantearnos qué requisitos necesitamos en sensibilidad (delta térmico) y resolución (delta de resolución gráfica), en función de los que elegiremos el nivel de cámara e inspector termográfico.
- ¿Es Justificable la Inversión?
Cualquier inversión o gasto en mantenimiento predictivo debe estar basado en un análisis de criticidad. En el caso de la termografia mecanica dicha criticidad se determinaría en función del coste del problema (en términos de costes de oportunidad) y la frecuencia del problema (el MTBF que podamos obtener a partir de nuestro histórico de fallos).
De ese modo se planteó el caso histórico de la entrada en el que se decidió inspeccionar por termografia mecanica una línea de descarga de soplantes de horno en el sector químico.
Línea de Descarga de Soplantes
Se trata de una línea de proceso dentro del horno de Hot Oil en una instalación de fabricación de plásticos.
Analizando el análisis previo se llegó a la conclusión de que se precisaba una resolución y sensibilidad elevadas, pese a lo que el analisis de fallos indicó la necesidad de inspeccionar por termografia mecanica, pues era línea con :
- Importantes consecuencias para la producción y el rendimiento de la instalación.
- Intermedia frecuencia de fallo.
Instalación
Se trata de línea de tuberías calorifugadas en las que se supone la existencia de mayor temperatura y presión en la línea disparándose los sistemas de control de la soplante, por ineficiencias de la línea.
Se trata de tuberías de acero al carbono calorifugadas, por las que circulan gases orgánicos y vapor de agua, que alimentan a la caldera en la zona de Hot Oil.
La inspección se realiza a primeros de Marzo por el inmediato paro preventivo de la planta, con objeto de poder subsanar los defectos encontrados, eliminar la causa raíz del problema y aumentar la fiabilidad y disponibilidad futura de la instalación.
Dispositivo de Detección
Se usó una cámara de termografia Modelo Prism DS, que ofrecía 4 veces más de resolución que los modelos estándar, sensibilidad elevada a partir de un rango dinámico de 12 bits, con dispositivos de almacenamiento en formatos de alta densidad (PC Card).
Características de la Inspección
Se usaron las siguientes condiciones de referencia a la hora de obtener los resultados por temperaturas:
- Temperatura ambiente 25º C
- Humedad relativa 50%
- Emisividad 0.10 – 0.85
- Distancia con respecto al objeto 1 – 4 metros
La inspección se realiza de una manera secuencial con el proceso, iniciándose en la propia zona de soplantes hasta llegar al horno. Se encontraron dificultades derivadas de la existencia de tuberías de vapor de agua en las proximidades en zonas calorifugadas, que restaron prestaciones a los termogramas tomados en muchas de las vías con tramos verticales.
Inspección por Termografia Mecanica
De una manera somera se muestran los resultados más destacados de la inspección realizada:
- Temperaturas de 110 ºC en zona de válvulas de acero en contacto con tubería interior
- Temperatura elevada en zona de tubería interior:
Conclusión
Se recomendó limpiar las zonas remarcadas, en las que se cree existía acumulación de suciedad y perdida de laminaridad en el flujo del fluido, esperándose un posterior aumento de temperatura y recuperación de la presión.
¿Moraleja?
Pese a que el informe y el caso de estudio puede no resultar del todo concluyente, y únicamente se pudieron achacar los problemas existentes a las zonas de obvia elevada temperatura, sí pone de manifiesto la metodología y tipo de fallos que pueden detectarse por termografia mecanica.
También permite corroborar con un caso práctico los aspectos de procedimiento ya indicados en la entrada sobre calidad en termografia infrarroja, pues si se cumple con ellos el cliente (trabajos subcontratados) entiende la dificultad que por las características de sensibilidad, resolución y por el propio diseño de planta tiene el diagnóstico por mantenimiento predictivo.
Tutorial
La última parte de la entrada, como habitualmente, muestra un tutorial de apoyo a vuestras labores de ingeniería de mantenimiento. En este caso sobre cargas y esfuerzos por cortadura, teoría y aspectos de amplia utilidad para cualquier fallo relacionado con los sistemas de apriete y fijación de muchos sistemas mecánicos: uniones atornilladas y por remache.
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