El hecho de no comprender completamente la relación compleja entre temperatura en la superficie y convección puede tener como resultado errores graves de interpretación. Mientras el impacto del viento es típicamente muy significativo, las corrientes de aire dentro de muchas plantas son también comunes y, si no se comprenden, confusas para su interpretación. Un sencillo, pero convincente, ejemplo es ofrecido aquí y proporciona una oportunidad valiosa de aprendizaje para todo termografista.

La Lección

¿Con qué frecuencia "aprendemos" información pero falla al incorporarlo como conocimiento? Implicado en el negocio de la instrucción de Termografístas por casi veinte años, nosotros anticipamos esto construyendo muchas actividades donde los estudiantes se involucren en el trabajo para que los puntos claves sean aprendidos y comprendidos en una manera innegable. Una vez que los estudiantes regresan al trabajo, sabemos que seguirán aprendiendo y que nuevamente reforzaran al nivel de intuición por la realidad.

Un ejemplo excelente vino recientemente a nosotros de uno de nuestros instructores que realizaba un curso de capacitación de Nivel I en una central eléctrica grande en la costa del Golfo de México. Durante la clase, los estudiantes realizaron un ejercicio práctico de campo e inspección de su subestación grande de distribución. Como a menudo se el caso por la costa, había una brisa constante de 12 MPH del Golfo. Al inspeccionar un conjunto de interruptores de circuito rellenos de aceite (ICA) en el patio de distribución para la central eléctrica (Figura 1), varios estudiantes encontraron un "lugar de peligro" en el lado de la carga del buje de la fase-B; mostró claramente una diferencia de temperatura de 13°F sobre la fase normal. Con las cargas trabajando al máximo, como estaban, este aumento de temperatura fue tomado como una preocupación, sin embargo no fue suficiente prioridad para justificar una acción inmediata. Los estudiantes notaron también una anomalía casi imperceptible en la Fase-B del lado de la línea que fue indicada por un ΔT de sólo 4°F. Ambas anomalías pueden ser vistas en la Figura 2. Ambas parecían estar relacionadas a una mala conexión en la parte superior del ensamble del buje.

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Los estudiantes tuvieron serias dudas acerca de la certeza de las temperaturas que habían medido.

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“¿Qué si estamos equivocados"? se preguntaban a sí mismos en la clase esa tarde. Todos sentían que el asignar esa reparación de prioridad tan baja para un equipo que era importante quizás era un error. Como parte del curso de Nivel I, acababan de tener una discusión exhaustiva del impacto de realizar una inspección en el viento. Habían aprendido acerca de cómo la Ley de Newton del Enfriamiento define las relaciones que impactan la convección (vea la Figura 3). Supieron que las relaciones que determinan "H" (velocidad, orientación, superficie, geometría, y viscosidad) fueron interactivas y complejas. Fue claro que también fue difícil de cuantificar en una situación de campo como si ellos se hubieran encontrado sin el software sofisticado y la experiencia para utilizarlo. Mientras habían escuchado de programas que podrían hacer las correcciones sencillas para el viento, hicieron caso del aviso del instructor que las cosas no eran necesariamente así de sencillas.

Su comprensión intelectual había sido reforzada mientras observaban una demostración sencilla dentro del aula, con una asombrosa incredulidad. En la demostración, una corriente de aire de 15 MPH causó que la temperatura de un calentador de resistencias cayera de 320°F a menos de 140°F en cuestión de minutos. ¿Podría estar sucediendo la misma cosa en el patio debido a un viento de 15 MPH?

El instructor de Snell discutió la situación y desafió a la clase a buscar más profundo y realmente encontrar la verdad acerca de las situaciones críticas de los ICA´s. Temprano, a la mañana siguiente, se encontraron otra vez antes de clase, tomaron las cámaras infrarrojas y se dirigieron al patio. La superficie del Golfo era tan cercana. Las cargas eléctricas en la planta estuvieron en normal. Las condiciones para una inspección de seguimiento fueron perfectas.

Aunque la mitad de los estudiantes lo esperaba, sinceramente fueron todos, los que se quedaron impactados por lo que vieron (ver la Figura 4). La ΔT de la carga lateral del buje había aumentado de 13°F a 36°F. La conexión del buje de la línea lateral, que había sido apenas perceptible el día anterior, ahora mostró una ΔT de 14°.

¿Qué había cambiado? Sólo la velocidad del viento. ¡Fue un problema de convección sencillo de la transferencia del calor - viento reducido significó enfriamiento reducido! También ahora innegablemente obvio fue el hecho que ambos problemas provinieron de las malas conexiones internas de la cabeza del buje, y fueron problemas mucho más graves que lo que había parecido ser inicialmente. Había algo de duda de que la calefacción en la fuente de la alta resistencia estuvo más caliente de lo que apareció en la superficie del buje observado. Posteriormente esa mañana, absortos por su experiencia de aprendizaje, nuestro fiel grupo de jóvenes Termografístas hizo una recomendación para planificar futuras pruebas (análisis ultrasónico y de gas disuelto) y, basado en esos resultados, hacer la reparación en la próxima oportunidad disponible.

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Esta es una experiencia de la que todos podemos aprender, ya sea que seamos novatos o veteranos. Los Termografístas pueden reconocer que ese enfriamiento de convección tiene un impacto, pero ¿cómo podemos estimar lo que será? Desgraciadamente, no es tan sencillo como algunos nos hubieran creído. La realidad de la transferencia de calor en y alrededor de un componente en particular es generalmente bastante compleja. Por esto, los Termografístas deben evitar utilizar cualquier software sencillo disponible que emplea un solo factor de corrección para todas las situaciones de convección. Estos programas producirán resultados que, en toda probabilidad, son inexactos y deben ser considerados sumamente sospechosos por un termografista capacitado.

Para hacer correcciones exactas de la temperatura de situaciones auténticas requieren un análisis detallado, habilidad para moldearlo, y la confirmación de resultados para cada situación encontrada. Las variables tales como la forma de los componentes, su orientación, y las condiciones locales precisas implicadas son todo necesario para un cálculo exacto de la corrección. ¿Vale todo este esfuerzo? Eso depende de las consecuencias de tener los datos inexactos contra datos exactos. Situaciones como este conjunto de ICAs probablemente justifiquen un análisis cuidadoso dado la variabilidad de las condiciones locales, y del costo y criticalidad del equipo.

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Los Termografístas siempre deben estar conscientes que los componentes que inspeccionamos en estas situaciones son enfriados por convección, viento o las corrientes de aire. Es probable que el enfriamiento, aún para corrientes de aire tan bajas como 5 MPH, serán suficientemente significativas que uno o ambas de las siguiente dos cosas serán verdad:

  • Cualquier conexión caliente que usted encuentra durante la convección estará más caliente cuándo la convección es reducida.
  • Usted puede perder enteramente algunos problemas porque sencillamente están siendo enfriados debajo del umbral de detección.

Las inspecciones realizadas a veces cuándo la convección está por encima de aproximadamente 10 MPH deben ser emprendidas sólo con gran cuidado. La naturaleza exacta de las conclusiones debe ser verificada en un día de calma o por otros métodos de prueba. La velocidad del viento debe ser medida o debe ser estimada en el sitio de la inspección; escuchando el boletín meteorológico no es suficiente. De hecho, en un caso, los autores encontraron vientos de 18 MPH en contra del viento al final de una subestación grande y de sólo 5 MPH a favor del viento al inicio! La estructura de la subestación en si misma tuvo influencia.

Dos métodos sencillos pueden rendir una comprensión exacta de condiciones de convección locales:

  • Utilice la Escala de Viento de Beaufort, una versión simplificada aparece en la Figura 5, para estimar la velocidad del viento basada en su efecto en los alrededores.
  • Utilice cualquiera de las nuevas "estaciones de tiempo" portátiles ahora disponibles en el mercado.

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Estos dispositivos notables miden exactamente de manera instantánea, el máximo, o las velocidades promedio del viento, así como la temperatura aérea, humedad relativa, el punto de rocío, el índice de calor, y otros parámetros. (Para más información vea la Recomendación de Snell).

A propósito, la historia de nuestros amigos en las Instalaciones de la Costa del Golfo terminó sin peligro y felizmente. Poco después de la clase, ellos hicieron otra inspección imprevista por otras razones, y siguieron la recomendación de los estudiantes para hacer las reparaciones.

El daño a las conexiones en ambos bujes fue obvio y extenso, confirmando sus peores sospechas. Después de que las reparaciones fueran hechas, los estudiantes tomaron una última imagen térmica para verificar que habían sido efectivos (ver la Figura 6). ¡Usted puede tener la seguridad de que el viento no soplaba cuando esta última imagen fue tomada! Habían aprendido bien su lección y no cometerían el mismo error otra vez.

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John Snell, presidente y fundador de Snell Infrared, le a enseñado a las personas a utilizar esta extraordinaria tecnología desde 1983. El fue la primera persona en el mundo en recibir la certificación ASNT Nivel III en el método termal/infrarrojo y continúa muy activo profesionalmente en diversos comités de estándares y en conferencias. Para aprender más sobre termográfica y de Snell Infrared visite http://www.snellinfared.com.

Este artículo fue presentado originalmente como una presentación en ThermalSolutions, uno de los eventos pioneros en el mundo de los Termografístas infrarrojos. Para mayor información de la conferencia visite www.thermalsolutions.org

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