FREE: Introduction to Uptime Elements Reliability Framework and Asset Management System

Las inspecciones son estorbadas por los diseños de gabinete que oscurecen los componentes del objetivo para ser capturado y los Termografístas son puestos en riesgo por tener que abrir gabinetes o puertas en una tentativa para entrar a los componentes internos que desean capturar. Aún las evaluaciones de riesgos más completas y declaraciones de método no pueden evitar los riesgos obvios implicados.

El uso de puertos Infrarrojos de Inspección se están convirtiendo en un lugar más común, de hecho, los fabricantes de paneles eléctricos ahora están colocando puertos Infrarrojos de inspección, parrillas, pantallas de malla, etc. en una tentativa para hacer sus paneles infrarrojos amigables.

Mientras un puerto de inspección infrarrojo queda de manera permanente en un panel eléctrico, el termografista tiene que dar una cuidadosa consideración a varios asuntos antes de decidir qué tipo de ventana de Inspección infrarroja se adapta mejor a sus requisitos individuales. La ventana ideal infrarroja es una que permitiría pasar toda la radiación infrarroja con cero pérdidas. Desgraciadamente, con los materiales actualmente disponibles, no podemos lograr la transmisión perfecta de 100%.

Podemos, sin embargo, podemos acercarnos mucho con algunos materiales (el revestimiento de Zinc Selenide tiene una tasa de transmisión del pico infrarrojo de 99%). Tenemos que tratar de mantener los valores de la emitancia y la reflectancia tan bajo como sea posible para lograr un valor tan alto d la transmitancia como sea posible. Esto es logrado en varias maneras tales como materiales de revestimiento con una capa anti reflectancia para reducir la reflectancia y escoger el material correcto para la longitud de onda infrarroja más conveniente para su cámara. Sin embargo una tasa alta de transmisión no es la propiedad más importante de una ventana Infrarroja, de hecho hay muchos otros factores que pueden tener un efecto muy perjudicial en los resultados reunidos por las ventanas infrarrojas.

Tasas de Transmisión

El gráfico en la figura 1 demuestra las tasas de transmisión de los materiales escogidos y de donde caen en la onda larga (LW longwave por sus siglas en ingles)) y Onda corta (SW shortwave) las longitudes de ondas infrarrojas. Usted puede ver que es imprescindible considerar el tipo de equipo utilizado, como algunas materiales serán inapropiadas para el uso con una cámara LW (Zafiro Al2O3) y cámaras de SW (Germanio Ge). Algunos materiales son convenientes para el uso tanto con las cámaras LW como las SW (ZnSe), aunque estos materiales tienden a ser más costosos por esa razón.

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Nota: Al decidir en las tasas de transmisión de los materiales infrarrojos, asegúrese que el vendedor cotice contra una longitud de onda conocida. Nuestra investigación ha mostrado que en el campo de PdM la mayoría de termografía de LW está en aprox. 9 µM y el SW está en aprox. 4 µM. Usted debe pedir la transmisión infrarroja en estas longitudes de onda.

La cosa más importante para recordar con respecto a las tasas de transmisión infrarroja es que usted debe saber en que tasa de transmisión y longitud de onda opera su ventana infrarroja. Es irrelevante a la medida si es 99% o 50%, como la cámara/software calculará la temperatura basada en la tasa de transmisión que usted pone en el cálculo. Por lo tanto usted debe estar seguro que la tasa de transmisión es correcta.

La figura 2 muestra cómo las lecturas calculadas de la temperatura cambian cuando usted varía las tasas de transmisión. Las tasas de transmisión fueron cambiadas de 99% a 50% utilizando la misma imagen. Esto dio una diferencia de 11,8 °C. La cosa significativa a notar, otra que la diferencia de la temperatura, es que la temperatura calculada aumenta cuando la tasa de transmisión disminuye. Así que, si su tasa de transmisión es demasiado alta, la temperatura calculada es demasiado ¡baja! Esto causará problemas verdaderos si usted utiliza la temperatura como los medios de clasificar las fallas o planificar el mantenimiento.

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Propiedades Mecánicas de los materiales

De la figura 3, usted puede ver que las propiedades físicas de los materiales varían considerablemente. Otras áreas que usted necesita considerar son:

Consideraciones ambientales

¿Es la ventana para uso interior o exterior? ¿Será sometida a condiciones ambientales severas? (UV, lluvia, nieve, agua salada, ácidos o alcalinos, temperaturas extremas, etc.)

Consideraciones Operacionales

Algunas materiales son menos sólidos que otros, el número de la dureza de Knoop indica la resistencia a la penetración local. Los materiales sólidos tales como el Zafiro (Al2O3) tiene un número alto; los materiales frágiles como el Fluoruro de Bario tienen un número bajo. Por lo tanto, los operarios deben tener una seria consideración a los ambientes de operación en los que piensan utilizar las ventanas infrarrojas como el escoger el material equivocado sería un ejercicio muy costoso!

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Nota:Los fabricantes le dan demasiada importancia a proporcionar un material con un valor infrarrojo muy alto de transmitancia a las ventanas IR. Más consideración debe ser dada a las condiciones ambientales y operacionales en las que la ventana será utilizada. Usted quiere una ventana que será funcional para la vida del panel en donde es colocada. Nunca cambie propiedades mecánicas por tasas infrarrojas más altas de transmisión. Usted no las necesita, pero necesita una ventana que durará.

Emisividad o Emitancia

La emisividad de un objeto es la proporción de energía resplandeciente emitida por ese objeto dividido por la energía resplandeciente que un cuerpo negro emitiría en esa misma temperatura. Si la emitancia es la misma en todas las longitudes de ondas, el objeto es llamado un cuerpo gris. Algunas materiales industriales cambian su emisividad con la temperatura y a veces con otras variables también. La Emisividad siempre iguala la absorción e iguala también 1 menos la suma de la reflectancia y transmitancia (E = UN = 1 - T - R).

Los gabinetes eléctricos, están llenos de materiales diferentes de emisividad variable pueden variar de 0,95 a 0,15 y, como se indico, estos valores pueden cambiar con el tiempo y la temperatura. ¡La figura 4 muestra, al igual que con la transmisión, como las temperaturas calculadas se pueden afectar adversamente si usted las obtiene mal y, al igual que con la transmisión, si su emisividad es demasiada alta, la temperatura es demasiado baja! Por lo tanto es imprescindible que el termografista sepa la emisividad de los componentes del objetivo dentro del panel. Otro método utilizado por los Termografístas es cubrir o revestir todos objetivos con un material de un emisividad conocida (ejemplo. cinta aislante, pintura de barbacoa, etc).

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La figura 4 ilustra las lecturas cómo las temperaturas calculadas cambian cuando usted varía las tasas de emisividad. Las tasas de emisividad fueron cambiadas de 99% a 50% utilizando la misma imagen. Esto dio una diferencia de 12,2 °C

Nota:El peor caso sería de obtener el emisividad y la transmisión totalmente equivocada. En el ejemplo mostrado en la figura 4, la temperatura con la emisividad y transmisión puesta a 0,95 es 39,1 °C. Si ahora cambia la configuración de emisividad y transmisión a 0,50 la temperatura calculada ahora cambia a 73,6 °C, un aumento de 34,5 °C - casi dos veces la temperatura aparente original. Otra vez, apenas al igual que con la transmisión, esto causará verdaderos problemas si utiliza la temperatura como los medios de clasificar las reparaciones o planificar el mantenimiento.

Posisionando sus ventanas de IR

Una vez que usted ha decidido el material que va mejor con sus requisitos de ambiente operacional, el próximo paso es decidir donde quiere posicionar sus ventanas IR. El termografista debe identificar primero los componentes del objetivo que él desea medir durante su programa de inspección. Una vez que esto ha sido completado las siguientes áreas necesitarán de investigación antes de completar las especificaciones de ventanas IR:

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Campo de visión

El diámetro de la ventana necesario es una función del campo de vista del lente y la distancia desde la ventana al componente en el que el termografista necesita ver. Tradicionalmente, el campo total de la vista es calculado multiplicando dos veces la distancia por la tangente de la mitad el ángulo.

Los cálculos de la figura 5 muestran eso, utilizando un lente de 82° FOV en un plano compuesto, hasta 8,41 pies cuadrados pueden ser vistos dentro del panel. Sin embargo, durante una inspección que un termografista no tiene una cámara en un ángulo fijo, y puede manipular una cámara a varios ángulos al examinar una ventana IR. Esto aumenta substancialmente el campo de la vista. Recomendamos que el ángulo de la cámara de la incidencia donde posiblemente nunca exceda 30 grados de un objetivo perpendicular, que iguala a aumentar el FOV por arriba a aprox. 3 veces. Recomendamos que si usted necesita trabajar a ángulos extremos, usted debe considerar utilizar lentes angulares más anchos si es posible).

La Figura 6 muestra como el FOV es aumentado al multiplicar el FOV calculado hasta 3 veces.

Aunque estas figuras puedan parecer impresionantes, el operario debe tener en cuenta que es poco práctico utilizar un factor de la multiplicación por encima de 3, como poner en correlación las imágenes a sus posiciones verdaderas dentro de los paneles puede causar problemas y dar resultados pobres debido a ángulos extremos, obstrucciones internas, etc. Por lo tanto se aconseja que un factor máximo de multiplicación de 2 sea utilizado para mantener la integridad de la imagen e identificar cualquier ubicación de la falla.

Espacios Libres dieléctricos

Un área muy importante de preocupación es la distancia segura máxima entre la ventana IR y algún componente vivo; esto es llamado el espacio libre dieléctrico. El espacio libre dieléctrico, mínimo y recomendado es así:

  • 5 Kv de Equipo no menos de 4 pulgadas!!
  • 15 Kv de Equipo no menos de 6 pulgadas!!

Debe notarse que bajo ninguna circunstancia los espacios libres mínimos no pueden ser cedidos.

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Rangos de presión

El operador debe estar enterado de cualquier rango de IP dentro de los paneles en el alcance del esquema; bajo ninguna circunstancia se debe comprometer la integridad del panel. Si el panel es un panel de rango IP entonces la ventana escogida de IR debe empatar ese valor de IP (preferiblemente mayor), de otro modo asuntos relacionados con la seguridad y la garantía pueden surgir.

Certificaciones

Si el panel que piensa instalar en la ventana lleva cualquier marca de certificación entonces, donde razonablemente sea practicable, estas no deben ser violadas de ninguna manera. En el caso de un panel con certificación UL, usted sólo debe considerar utilizar componentes UL reconocidos; una cuestión que se pregunta regularmente es cómo la instalación de ventanas afecta el estado de UL del panel?

• El componente (en este caso, la ventana IR) puede ser instalada en el campo o en la fábrica. El asunto es la lista del producto en el campo que será instalada. Instalar este producto en el campo no anula la marca de la lista. Los clientes a menudo modifican los ensambles que son UL enlistados y marcados. Ninguna modificación hecha en el campo es cubierta por una marca existente de UL. Por lo tanto, UL no es responsable de la certificación de estas listas.

• Cuándo cambios son hechos a la lista de ensambles que afectan la calificación del equipo, UL hará una inspección de campo del equipo modificado para re-certificar el equipo, asegurándose de que cumple con los requisitos de UL. Un cliente puede solicitar que esto sea realizado. La ventana IR tendrá que ser añadida al procedimiento de UL para ese aparato. Si no es cubierto en el procedimiento de UL entonces UL no re-certifica.

• En los casos donde la ventana de infrarrojo no es la parte de una lista del producto UL, hay otra opción, la evaluación de campo por UL. Desde que la ventana de infrarrojo es un componente reconocido de UL, UL debe poder proporcionar una marca de UL que verificaría el producto modificado que ha sido evaluado. Sin embargo, esto probablemente no sería requerido en la mayoría de los casos.

Diseño de ventana IR

El termografista ahora tiene toda la información que requiere y ahora solo le falta tomar una decisión final. Esta es, el diseño o el tipo de ventana IR que piensa utilizar. Una ventana IR suena más complicado de lo que es realmente. Aunque hay varios tipos de ventanas disponibles, no hay nada que detenga al termografista de diseñar una ventana para el uso de alguna inspección particular que él puede desear completar. Una ventana IR es básicamente un cristal óptico y algo que lo sostiene. Hay innumerables fabricantes de óptica disponibles para el termografista y la mayoría de las compañías de óptica podrán aconsejar el mejor cristal a utilizar para la tarea particular en mano.

Puede decidir no utilizar un cristal, si el componente en que usted esta interesado es alguna distancia de la cubierta y la parrilla protectora puede ser utilizado en lugar del cristal. Sin embargo, debe asegurarse que la parrilla sea IP2X certificada, esto es que el tamaño de la parrilla debe ofrecer protección contra objetos ajenos con diámetros más grandes que 12 mm. Este método puede reducir apreciablemente los gastos de capital requerido y tiene los beneficios adicionales de permitir las inspecciones ultrasónicas de los paneles de control así como las inspecciones termográficas.

Ahora es tiempo de decidir sobre el diseño del portador óptico. El campo de visión, el equipo del lente y el tamaño de la ventana son todas funciones del diseño y deben cubrir todos los parámetros requeridos antes de que el portador es fabricado. Usted debe incluir también una cubierta protectora en el diseño ya que los cristales son muy costosos y a veces muy frágiles. Esté enterado que al adoptar este enfoque la ventana IR no ha sido probada ni es certificada (como discutido en certificaciones) a ningún estándar reconocido y la aprobación local debe ser obtenida para certificar su uso.

Si usted decide no implicarse en este proceso hay varios fabricantes que venden ventanas probadas y certificadas de IR y podrán aconsejarle en la mejor ventana para adaptarse a su aplicación y sus especificaciones particulares.

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Adaptando una ventana IR

Antes de adaptar una ventana IR en cualquier componente es importante que el termografista se asegure que todas regulaciones de construcción, eléctricas y de salud locales y normas de seguridad son estrictamente cumplidas y no son quebrantadas de ninguna manera.

Los siguientes puntos se deben incluir estrictamente al adaptar una ventana IR:

  1. La ventana IR debe ser instalada y proveerla de servicio por personal eléctrico calificado.
  2. Desconecte la fuente de energía antes de trabajar dentro o fuera del equipo.
  3. Siempre utilice un aparato clasificado apropiadamente para confirmar que toda las Fuentes de energía están desconectadas
  4. Una vez que la ventana ha sido adaptada, coloque nuevamente en su lugar todas las puertas y cubiertas antes de encender nuevamente el equipo

RECUERDE QUE EL NO CUMPLIR CON ESTAS INSTRUCCIONES TENDRA COMO RESULTADO LA MUERTE O UNA HERIDA GRAVE.

El adaptar las ventanas IR apropiadamente, interrumpirán las operaciones diarias de una compañía, por lo tanto asegúrese de planificar su instalación durante los cierres planificados.

Utilizando ventanas IR

Una cosa importante para recordar cuando se usan ventanas IR es identificar la ventana con un número único. Esto será invaluable, especialmente cuando tiene múltiples ventanas en paneles eléctricos, etc. Es también conveniente identificar el tipo y la longitud de onda del cristal. Los datos más esenciales para registrar es la tasa de la transmisión del cristal y también la emisividad del componente o los componentes que usted mide por la ventana IR. La manera más efectiva de utilizar ventanas es, donde sea posible, preparar todos los componentes que van a ser inspeccionados con cinta aislante o pintura para que tengan la misma emisividad. De esta manera, todos los componentes que serán inspeccionados tendrán la misma tasa de transmisión y las lecturas de emisividad, consecuentemente los resultados reunidos serán más exactos.

Debe ser advertido que es posible que haya múltiples objetivos por la ventana IR. Estos necesitan ser registrados en la etiqueta de identificación. El método más común de localizar los objetivos requeridos es utilizando el método de la cara de reloj, (ejemplo: las conexiones de la Barra de Bus a las 4 horas, etc). Todos estos datos pueden ser colocados en etiquetas, los ejemplos son mostrados en la figura 8.

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Alternativas a las ventanas IR

La razón por la que nosotros como Termografístas queremos utilizar ventanas IR se han discutido en este artículo, sin embargo a veces nosotros no seremos capaces de aplicar su uso, y la necesidad de ver algunos otros métodos para facilitar una medición directa de la temperatura.

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Diseños de paneles y pantallas modificados

Algunos fabricantes de paneles han pensado en esto y han incluido cubiertas ligeras de diamantes. Estas son cubiertas que tienen una serie de hoyos en la cubierta, permitiendo al termografista ver los componentes dentro del panel para tomar las lecturas directas de la temperatura. Esto es mejor que tomar las temperaturas indirectas de las cubiertas. Aunque usted puede detectar las temperaturas altas, el inconveniente principal con este tipo de paneles es que es muy difícil de identificar precisamente donde las temperaturas altas están.

Alternativa de lentes especiales

También hay lentes especiales disponibles que permiten tomar imágenes por un hoyo pequeño en el panel. La punta del lente tiene un diámetro pequeño (aprox. 16 mm) y un FOV ancho, el ejemplo representado del "Spyglass" tiene un 53°H X 40°V (66° Diagonal) FOV y un alcance de enfoque de 4” a 45”. Esto permite a los componentes ser vistos fácilmente y no tienen un efecto perjudicial en la integridad estructural del panel inspeccionado.

Resumen

Para un termografista hay muchos beneficios al utilizar ventanas IR. La lectura directa de temperatura siempre será el medio preferido para reunir información, especialmente en maquinaria crítica de la planta. Las ventanas IR son una ventaja en cualquier programa de inspección y quitan la necesidad de:

  • Evaluaciones Complejas de riesgo y declaraciones de métodos antes de "abrir un panel" para su inspección.
  • Abrir los paneles y exponer la mano de obra a componentes vivos potencialmente peligrosos.
  • Permisos para aislar y cerrar los paneles.
  • Volver a arrancar la planta después del cierre.

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Los beneficios adicionales por utilizar ventanas IR son:

  • Mejores resultados de la inspección termográfica, ya que son medidas directas de la temperatura.
  • Mejora de la confiabilidad de la planta.
  • Lugar de trabajo más seguro para el termografista.
  • Reduce la cantidad de tiempo y costos implicados en una inspección termográfica, ya que no se requiere de ningún cierre.

Las ventanas IR hacen nuestro trabajo más seguro, más rápido y más exacto, pero sólo cuando son instaladas y utilizadas correctamente. Si no se tiene especial cuidado a los asuntos comentados en este artículo el puerto de inspección dará resultados inexactos que llevan a un diagnóstico pobre, anulando así la razón de adaptarlos en primer lugar.

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