Parte II de II: Ultrasonido para la seguridad... ¡o para cualquier otra cosa!
Jim Hall
En la Parte I (Oct/Nov 2017 Uptime), el foco estaba puesto en el uso de ultrasonido y LA SEGURIDAD. Espero que este haya alentado un debate en su instalación con respecto a cómo esta tecnología, independientemente de su antigüedad u origen, puede ser un salvavidas. Se puede afirmar ciertamente que esta tecnología ha existido desde antes que usted naciera. Sin embargo, sigue siendo una tecnología muy valiosa en muchos aspectos.
La Parte II de este artículo se enfoca en el ultrasonido para la confiabilidad del mantenimiento. Presenta situaciones de la vida real en cuanto a por qué los electricistas y los termógrafos infrarrojos deben usar el ultrasonido como una tecnología complementaria.
Mejore la seguridad con ultrasonido
Las aplicaciones de ultrasonido presentadas en ambas partes de este artículo están comprobadas. A pesar de esto, muchos electricistas, técnicos y termógrafos infrarrojos aún necesitan ser convencidos para aprender a usar ultrasonido como parte de su inspección eléctrica. En resumen, hacer que el ultrasonido sea una tecnología complementaria a su inspección eléctrica podría marcar la diferencia en su regreso a casa de forma segura hoy. Sí, esas son palabras fuertes, pero hay que escribirlas. Se basan en años de experiencia de lo que se conoce hoy en comparación con lo que se conocía antes de que se pusiera en práctica la norma para la seguridad eléctrica en lugares de trabajo (NFPA 70E) de la National Fire Protection Association (NFPA). En pocas palabras, se recomienda encarecidamente el uso de ultrasonido para la inspección eléctrica.
El ultrasonido –para la inspección eléctrica del dispositivo de distribución y las subestaciones; para detectar y localizar el arco; y para el seguimiento y la descarga de corona– sigue siendo uno de los menos entendidos. En algunos casos, ha sido fácil ignorarlo.
Cada planta industrial, planta de generación eléctrica y proveedor de servicios públicos tiene aplicaciones eléctricas donde el ultrasonido debe y puede usarse religiosamente. Si aún necesita convencerse, organice una demostración de ultrasonido para escanear el dispositivo de distribución y las subestaciones con los trabajadores de la planta para demostrar el uso del ultrasonido y cómo puede detectar y localizar anomalías eléctricas que alteran la atmósfera que lo rodea con un arco, descarga parcial, etc.
La corona, en conjunto con sus subproductos óxido nítrico, carbono, luz ultravioleta y ozono, ocasiona el deterioro continuo del aparato, hardware o conexiones. Se puede detectar fácilmente dentro del rango del transductor o receptor ultrasónico. Una vez se encuentra, el truco es convencerse de hacer algo acerca de los hallazgos. Si tiene un conector o pieza de hardware que se deteriora continuamente buscando tierra, ¿permitiría que esto continúe? ¿Qué tan grave es? Si hay corona, es grave.1 La gravedad no es la cantidad de decibeles que detecta, sino más bien qué tan próximo está usted con respecto a la anomalía.
La figura 1 es el resultado de detectar solo dos a tres decibeles al escanear las puertas de un gabinete cerrado con fase a tierra de 7200 V y fase a fase de 12 470 V. Los sonidos de la descarga de corona provocaron la inspección inmediata del gabinete eléctrico. Una vez abierto, un escudo de plástico estaba directamente detrás de las puertas entre el exterior de las puertas del gabinete y los conos de esfuerzo. Cuando se energiza, la corona se puede escuchar a unos cuarenta pies de distancia y también se notaron otros seis a siete decibeles más altos.
Figura 1: Corona vista desde una cámara de corona, los puntos representan el gas ionizado rodeando la anomalía; el ultrasonido detectó la corona a través de las puertas cerradas del gabinete.
Tenga en cuenta que la gravedad no es la cantidad de decibeles que detecta, sino más bien qué tan próximo está usted con respecto a la anomalía.
Una semana más tarde, se utilizó una cámara de corona para filmar los conos de esfuerzo dañados y el hardware relacionado. El daño no se limitó a un área, sino a varias ubicaciones dentro del gabinete. Esto podría haber sido una falla catastrófica. El gabinete estaba ubicado en una pequeña acera del campus universitario y a pocos pasos del constante tráfico peatonal diario.
Inspección segura de una caja de llama horizontal de una caldera usando ultrasonido
Figura 2: Caja de llama horizontal de una caldera
En un edificio alto en Los Ángeles, California, el equipo de mantenimiento tuvo que usar la fuerza de dos manos para abrir la puerta de la sala de calderas debido a la presencia de una fuerte presión negativa de aire desde el interior de la sala. En otras palabras, la sala estaba evacuando una gran cantidad de aire en un rango de trabajo “seguro” y para reducir los efectos del monóxido de carbono en la habitación. Se usó ultrasonido en la sala para detectar fugas en las tuberías de aire comprimido. Afortunadamente, lo primero que se detectó no fue una fuga de aire comprimido, sino una fuga desde varios pernos de la caja de llama horizontal de la caldera (figura 2).
El uso del instrumento de ultrasonido y un cono de goma frente al receptor permitieron identificar cada uno de los pernos con fuga. También fue evidente que algunos de los pernos sueltos tenían rota la marca de torsión. Una vez que se reemplazaron los pernos, fue evidente que la situación de fuga se había resuelto ya que desde ese momento solo se necesitó de una mano para abrir la puerta de la sala de calderas.
El uso de ultrasonido encuentra de manera segura las fugas de gas hidrógeno en las plantas de generación de energía eléctrica
En 2009, un artículo escrito por Nancy Spring2 decía: “Según John Speranza, vicepresidente de ventas de productos de hidrógeno de Proton Energy Systems, casi el 70 por ciento de todos los generadores de energía eléctrica de más de 60 MW del mundo usa refrigeración de hidrógeno”..” El artículo continúa explicando que hay dos formas de satisfacer la demanda de hidrógeno para el generador: suministrarlo en cilindros o fabricarlo en las instalaciones. “El inventario de gas hidrógeno pasa a ser la principal preocupación de seguridad debido a la energía potencial en el hidrógeno”, dijo el señor Speranza.
Por ejemplo, el Sr. Speranza dijo que un cilindro portátil estándar lleno de hidrógeno a 2400 psig equivale a 35 libras de TNT en términos de una posible explosión. Un conjunto de 12 cilindros representa 420 libras de TNT y un típico remolque de tubos, 5585 libras de TNT.
El uso de hidrógeno es una forma efectiva de enfriar el generador y permite a los operadores de la planta obtener muchos más megavatios de un generador más pequeño (figura 3).
Figura 3: Central eléctrica alimentada con carbón de nueve tanques de gas hidrógeno
¿Tiene hidrógeno en su planta? Si la respuesta es sí, es de esperar que tenga detectores específicos para gas y detectores de fugas. Sin embargo, a lo largo de los años, varios técnicos han descubierto que el ultrasonido detecta una fuga de hidrógeno a distancia. El ultrasonido también puede localizar una fuga de hidrógeno alrededor del sello de un generador.
En una planta de generación de energía eléctrica en el sur de California, un grupo de técnicos de ultrasonido de nivel 1 renunció debido a desacuerdos y porque la planta cambiaba de propietario. La planta no tuvo éxito en encontrar un instrumento de ultrasonido en las instalaciones y después de que los servicios locales tampoco lograron localizar una fuga de nitrógeno, se llamó a un instructor de ultrasonido para localizar la fuga en un transformador elevado (figura 4). El instructor la encontró en 45 segundos. Se llevaron a cabo inspecciones adicionales, incluyendo el dispositivo de distribución y la inspección de fugas de hidrógeno alrededor de las placas de acceso del generador y turbina. Se encontraron alrededor de doce fugas de hidrógeno. ¿Por qué tantas? Sencillamente porque las condiciones ambientales impidieron el uso de un detector específico de gas para oler y detectar las fugas de hidrógeno.
Figura 4: Fuga de nitrógeno en el transformador elevado
La causa de estas condiciones ambientales fueron los vientos de Santa Ana del sur de California. Son feroces, tanto para las alergias como para detectar fugas de gas, como helio o hidrógeno, en espacios abiertos. Sin embargo, un detector de ultrasonido detecta la turbulencia, independientemente del aire o el gas. Con la ayuda de una solución líquida que amplifica las fugas, se puede rociar una capa delgada de este surfactante sobre el perno y las cabezas de los pernos y detectar la explosión de burbujas tan pequeñas que son muy difíciles de ver a simple vista. El sonido, muy parecido al cereal de arroz que cruje con la leche, se detectó en las áreas circundantes a las cabezas de los pernos y las bridas (figura 5). Las fugas de hidrógeno detectadas por ultrasonido se habrían podido descubrir con un detector específico de gas si los vientos no hubieran soplado.
Figura 5: Fugas de hidrógeno alrededor de la placa de acceso del generador encontradas con el uso de ultrasonido y una solución líquida
Evalúe su programa de inspección por ultrasonido
Con suerte, los ejemplos de la vida real en este artículo le han dado una pausa para comprender por qué los usuarios y profesionales de ultrasonido son tan apasionados del uso del ultrasonido para la confiabilidad del mantenimiento. El uso de estos instrumentos ayuda a mantener seguras a las personas, las instalaciones y el medioambiente.
Dedique un momento para echarle un vistazo a su programa de inspección por ultrasonido y haga lo siguiente:
- evalúe el almacenamiento y manejo de los cilindros de gas;
- revalúe la viabilidad, tanto desde una perspectiva financiera como de seguridad, para reemplazar los tanques de hidrógeno por generadores de hidrógeno en el sitio;
- determine si está realizando inspecciones de calderas apropiadas de acuerdo con la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME), la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) o los códigos de la Junta Nacional de Inspectores de Calderas y Recipientes a Presión (NBBI);
- verifique que esté utilizando instrumentos de ultrasonido con las calificaciones de seguridad apropiadas (por ejemplo, FM, ATEX, etc.);
- capacite a sus técnicos en el uso de ultrasonido, si aún no lo están.
Hay tantas aplicaciones donde se puede emplear el ultrasonido, si los técnicos están capacitados en su uso adecuado. Como dice el eslogan: primero la seguridad. La seguridad es responsabilidad de todos y el uso del ultrasonido puede garantizar dicha seguridad.
Ultrasonido para
LA SEGURIDAD ¡o para cualquier otra cosa!
Referencias
- TEGG Corporation’s Joe Gierlach. “What You Can’t Hear, Can Hurt You!” Electrical Inspections Webinar hosted by Gary Mohr, UE Systems, Inc., 2010. https://www.youtube.com/watch?v=1P8eJmHOqMA
- Spring, Nancy. “Hydrogen Cools Well, But Safety Is Crucial.” Power Engineering, Sept. 1, 2009.
