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Termografa en diagnstico de transformadores depotencia

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Este trabajo presenta losresultados obtenidos en las inspecciones de termografa infrarroja a transformadoresde potencia de 2000 y 2500 KVA en 13.8-0.480/0.277 KV instalados en plantas industriales, asmismo se determinan la causa raz del problema que presentan para su correccin. Con base a losresultados obtenidos en estos equipos, se concluye de la importancia de la implantacin de unbuen plan de mantenimiento proactivo que contemple la termografa infrarroja a los equiposelctricos, que permita analizar de manera oportuna las fallas que presentan, para mejorar laconfiabilidad del equipo a travs de acciones dirigidas a evitar que se repitan.

El diagnstico eficiente de manera oportuna del estado de los transformadores de potencia yequipos elctricos de una subestacin para garantizar el servicio de energa elctrica, juega un

papel muy importante en esta competencia por su influencia en la calidad y costo delproductofinal.

Actualmente con el avance tecnolgico en la ingeniera de los equipos de prueba, equipos demonitoreo en tiempo real y de la termografa infrarroja es posible dar un buen diagnstico delas condiciones reales de operacinde los transformadores de potencia para garantizarladisponibilidad y confiabilidad, evitando que ocurran fallas inesperadas.

Reduciendo el ndice de fallas en los transformadores producto de puntos calientes detectndolosen su etapa inicial y tomando acciones correctivas oportunamente producto del anlisis de la causaraz de las fallas para eliminar su recurrencia.

Con fecha 5 de Septiembre del 2004, se realiz una inspeccin de termografa infrarroja al

transformador de 2000 KVA, 13.8 KV-440Vinstalado en un planta industrial, en Celaya,Guanajuato (Mxico). Durante esta inspeccin se detecto una anomala, revelando un perfil trmicomuy elevado en la boquilla de baja tensinde la fase X3, 50C ms elevado que las boquillas X1y X2.

Dado la importancia que tiene este equipo para la planta se programo el paro para surevisin yreparacin. En la Figura 1se muestra el perfil trmico de la boquilla con problemas.

Durante esta actividad se observo carbonizacin y deformacin en las conexiones, partculassuspendidas en el aceite, conexiones flojas en las colillas, punto caliente en la colilla de la boquilla

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de baja tensin de la fase X3, rupturas de conexiones, porcelana de la boquilla rota. Como semuestra en la Figura 2.

Este punto caliente concuerda con los resultados obtenidos de la termografa infrarroja explicandola diferencia de temperaturas entre las fases de las boquillas. El aceite no mostr degradacin poresta falla debido a que por diseo del equipo, el aceite no cubre completamente la colilla de laboquilla. As mismo se explica el por que no se detecto mediante el anlisis cromatogrfico degasesdisueltos en el aceite aislante del equipo.

Los resultados obtenidos durante la inspeccin del conjunto ncleo-bobina y de las pruebaselctricas de campo efectuadas al equipo indican que el aislamiento slido del devanado nopresenta problemas.

Con base a lo anterior se procedi a realizar las correcciones pertinentes en las boquillas de bajatensin. Durante la diseccin de la boquilla X3, para el cambio de empaques se observa quepresenta una fisura considerable el cual no permite realizar el reapriete adecuado. Por lo que fuesustituida por otra de caractersticas elctricas similares, retirada de un transformador de reserva.

Finalmente el transformador fue puesto en servicio sin ningn problema de operacin.

Con fecha 21 de Febrero del 2005 se realiz una inspeccin de termografa infrarroja a untransformador de 2500 KVA, 13.8 KV-480Vinstalado en un planta industrial. Durante estainspeccin se detecto una anomala, revelando un perfil trmico muy elevado en la boquilla de lafase X2, 30C ms elevado que las boquillas X1 y X3. Como se muestra en la Figura. 3

Este punto caliente concuerda con los resultados obtenidos de la termografa infrarroja, explicandola diferencia de temperaturas entre las fases de las boquillas. Posiblemente el aceite no mostrdegradacin debido a que esta falla no se haba manifestado en forma franca para ser detectadopor el anlisis cromatogrfico de gases disueltos en el aceite aislante del equipo.

Los resultados obtenidos durante la inspeccin del conjunto ncleo-bobina, soportaras de la guas,empaques de boquillas de alta tensin, empaques de radiadores, cambiador de derivacin y de laspruebas elctricas de campo efectuadas al equipo, indican que el aislamiento slido del devanado

y el equipo en general no presenta problemas para operar.

Con base a lo anterior se procedi a realizar el retiro de la boquilla X2 del equipo, as como sudiseccin para determinar el estado que guarda para su operacin. Mediante esta actividad seconcluye que la boquilla no esta en condiciones satisfactorias para garantizar la confiabilidad deoperacin por lo que fue sustituida por otra de caractersticas elctricas similares que fuesolicitada a con tiempo como refaccin. Finalmente el transformador fue puesto en serviciosinningn problema de operacin.

Conclusiones

Dado el impacto econmico que representa para el sector industrial los paros no programados, porla suspensin de la energa elctrica por falla de los transformadores de potencia y equipos

elctricos en sus instalaciones, es necesario la implantacin de un buen plan de mantenimientoproactivo que contemple la termografa infrarroja y equipos de monitoreo continuo a losequipos elctricospara obtener los beneficios tales como mayor confiabilidad de los equipos,mayor productividad, reduccin de costos y mximo aprovechamiento de los recursoshumanos. Debido a que se podr analizar la causa raz de las fallas y se mejorar la confiabilidaddel equipo a travs de acciones dirigidas a evitar las fallas inesperadas.

Artculo tomado de la empresa mexicanaTcnica Electromecnica Central, S.A. de C.V .Autores Ing OscarHugo Osorio Cruz, Ing Angel Marroquin de Jess eIng Ernesto Caballero Bello. Usado con permiso.

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Mantenimiento Preventivo a Subestaciones ElctricasServicios > Mantenimiento Preventivo

1. GENERALIDADES

Con el fin de conservar en buen estado funcional todos los elementos que integran una subestacin

elctrica, se realiza el servicio de mantenimiento preventivo; el cual consiste en la revisin fsica,limpieza, lubricacin, apriete de conexiones, as como pruebas mecnicas, elctricas y dielctricas.

Lo anterior se realiza utilizando el equipo de proteccin personal, equipo contra arco elctrico yherramienta adecuada, as como equipos de medicin calibrados.

Cabe mencionar que durante la ejecucin del servicio, se cumplen las condiciones de seguridadestablecidas en la norma NOM-029-STPS inherente al mantenimiento de instalaciones elctricas enlos centros de trabajo.

2. DESCRIPCION DE ACTIVIDADES

Maniobras de des-energizacin y puesta a tierra. Revisin y limpieza del local, as como del equipo de seguridad. Revisin general y limpieza de todos los componentes de la subestacin elctrica. Revisin, limpieza, lubricacin y ajuste de mecanismos de apertura, cierre y disparo. Revisin y apriete de conexiones en general. Pruebas de operacin mecnica de cuchillas de paso, seccionador(es) e interruptor(es). Medicin de resistencia de aislamiento (megohmetro) a cables de la acometida, apartarrayos,bus, cuchillas, seccionador(es) e interruptor(es). Medicin de resistencia de contactos (micro-hmetro) a cuchillas, seccionador(es) einterruptor(es). Medicin de resistencia hmica de fusibles limitadores. Revisin final, retiro de puesta a tierra y energizacin.

Entrega de constancia del servicio realizado.

3. PROPIEDADES Y/O VENTAJAS

Personal tcnico calificado y uniformado. Equipos de medicin y prueba calibrados. Apriete de conexiones con torqumetro. Uso de equipo de proteccin personal y traje Arc-Flash. Informe de Servicio Digital (PDF).

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4. APLICACIONES

El servicio de mantenimiento preventivo es aplicable a cualquier subestacin elctrica de 15, 25 y34.5 kV.

5. RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar el servicio de mantenimiento preventivo anualmente, incluyendo las pruebasde resistencia de aislamiento (megohmetro) y resistencia de contactos (micro-hmetro).

Termografa Infrarroja a Instalaciones ElctricasServicios > Mantenimiento Predictivo

1. GENERALIDADES

Con el fin de detectar anomalas que muy a menudo no se pueden percibir a simple vista , serealiza una inspeccin a las instalaciones elctricas, en la cual se capturan imgenes digitales ytrmicas, detectando sobrecalentamiento por tortillera floja, superficies de contacto sucias o nouniformes, soldaduras agrietadas y desbalanceo generalmente, determinando la severidad del

problema.

La inspeccin trmica se realiza con una cmara infrarroja porttil marca Flir Systems o Fluke.

2. DESCRIPCION DE ACTIVIDADES

http://www.servelec.mx/files/AC-ESP-03,-Rev-04,-Mantto-Preventivo-a-Subestaciones.pdf

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Registro de datos del cliente.

Revisin documental del recorrido.

Captura de imagen digital.

Captura de imagen trmica.

Registro de lecturas de corriente, temp. ambiente, etc.

Registro de datos del equipo inspeccionado.

Entrega de constancia de servicio realizado.

3. PROPIEDADES Y/O VENTAJAS

Personal tcnico especializado.

No interrupcin del suministro de energa elctrica.

Uso de equipo de proteccin personal y traje Arc-Flash.

Inspeccin elctrica sin contacto.

Prediccin de problemas elctricos.

Disminucin de riesgo de paro de planta.

Informe de Servicio Digital (PDF).

4. APLICACIONES

El servicio de termografa es aplicable a instalaciones y equipos elctricos tales comosubestaciones, transformadores, tableros, bancos de capacitores, filtros de armnicas, centros decontrol de motores, entre otros.

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5. RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar el servicio de termografa cuando se sospeche de problemas decalentamiento y/o previamente al servicio de mantenimiento preventivo para realizar lascorrecciones correspondientes, tambin se recomienda realizarlo despus del mantenimientopreventivo para verificar las correcciones realizadas.

TERMOGRAFA INFRARROJALa Termografa Infrarroja es una tcnica que permite, a distancia y sin ningncontacto, medir y visualizar temperaturas de superficie con precisin.La Fsica permite convertir las mediciones de la radiacin infrarroja en medicin detemperatura, esto se logra midiendo la radiacin emitida en la porcin infrarroja delespectro electromagntico desde la superficie del objeto, convirtiendo estasmediciones en seales elctricas.Los ojos humanos no son sensibles a la radiacin infrarroja emitida por un objeto, perolas cmara termogrficas son capaces de medir la energa con sensores infrarrojos,capacitados para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la energa

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radiante emitida por objetos y, por consiguiente, determinar la temperatura de lasuperficie a distancia, en tiempo real y sin contacto.

La Termografa en la Eficiencia energticaAnte el deseo de proporcionar la mayor informacin sobre la eficiencia de sus equiposhemos incorporado en nuestras auditorias el servicio de termografa con el cualpodremos detectar toda la energa que pueden perder sus instalaciones: motores,cmaras frigorficas, calderas, hornos, etc as como los perniciosos gradientes trmicosdentro de sus componentes.Asimismo nos permite detectar fallos en la edificacin como infiltraciones, humedades,obstrucciones en redes de distribucin, ventilacin, etc.La Termografa en el Mantenimiento Industrial PreventivoLa gran mayora de los problemas y averas en el entorno industrial - ya sea de tipomecnico, elctrico y de fabricacin - estn precedidos por cambios de temperaturaque pueden ser detectados mediante la monitorizacin de temperatura con sistema determovisin por Infrarrojos. La implementacin de programas de inspeccionestermogrficas en instalaciones, maquinaria, cuadros elctricos, etc es posibleminimizar el riesgo de un falla de equipos y sus consecuencias, a la vez que tambinofrece una herramienta para el control de calidad de las reparaciones efectuadas.

Notas de aplicacin:

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Aplicacin de la termografa porinfrarrojos al mantenimientopredictivo

Descargar el documento 'Aplicacin de la termografa

por infrarrojos al mantenimiento predictivo'

Son demasiado elevados los niveles de temperatura en su instalacin industrial?El calor suele ser un sntoma temprano de daos o funcionamiento incorrecto en el equipo, lo cual

lo convierte en un parmetro clave del rendimiento controlado en los programas de mantenimientopredictivo.Los tcnicos que practican labores de mantenimiento predictivo por infrarrojos comprueban

peridicamente la temperatura de equipos crticos, lo que les permite llevar el seguimiento de las

condiciones de funcionamiento con el paso del tiempo e identificar rpidamente lecturas inusuales

para inspeccionarlas en mayor profundidad.

Al supervisar el rendimiento de los equipos y programar las tareas de mantenimiento segn sean

necesarias, en estas instalaciones se reduce la probabilidad de un tiempo de inactividad inesperado

debido a fallos en los equipos, se disminuye el gasto en tarifas de mantenimiento 'reactivo' y los

costos en reparaciones de equipos, se ampla la vida til de los activos en forma de maquinaria y se

maximiza an ms el mantenimiento y la produccin.

Ahorro de costosLos estudios llevados a cabo por el programa federal de gestin de la energa (FEMP, del ingls

Federal Energy Management Program) calcula que un programa de mantenimiento predictivo que

funcione correctamente puede proporcionar un ahorro del 30% al 40% en relacin al gasto en

mantenimiento reactivo.Integracin de la termografa en el mantenimiento predictivoLas cmaras termogrficas por infrarrojos son la primera lnea de defensa en un programa de

mantenimiento predictivo. Los tcnicos pueden medir y comparar rpidamente las seales de calor

de cada pieza de un equipo en la rutina de inspeccin, sin interrumpir el funcionamiento.Para obtener los mejores resultados, integre todas sus tecnologas de mantenimiento en el mismo

sistema informtico, de modo que pueda compartir las listas, los historiales, los informes y las

rdenes de trabajo de los mismos equipos.

http://support.fluke.com/find-sales/download/asset/2435559_6003_ENG_B_w.pdfhttp://support.fluke.com/find-sales/download/asset/2435559_6003_ENG_B_w.pdfhttp://support.fluke.com/find-sales/download/asset/2435559_6003_ENG_B_w.pdfhttp://support.fluke.com/find-sales/download/asset/2435559_6003_ENG_B_w.pdf

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Aplicaciones Supervisin y medida de temperaturas de rodamientos en motores grandes u otros equipos

giratorios.

Identificacin de 'puntos calientes' en equipos electrnicos.

Identificacin de fugas en recipientes hermticos. Bsqueda de aislamientos defectuosos en tuberas u otros procesos aislados.

Proceso de inspeccin1. Comience empleando las listas existentes de equipos de un sistema de mantenimiento

gestionado por ordenador u otra herramienta de inventario.

2. Elimine los elementos que no se miden a travs de tcnicas por infrarrojos.

3. Repase los registros de produccin y mantenimiento.

4. Emplee una base de datos u hoja de clculo para agrupar los equipos fundamentales, bien

por rea o funcin, en bloques de inspeccin de apenas 2-3 horas.

5. Utilice la cmara termogrfica para capturar las imgenes de referencia de cada pieza de losequipos ms importantes.

Para capturar las mejores imgenes trmicas, siga estas recomendaciones:

Compruebe que el sistema objeto de estudio est funcionando al menos al 40% de la carga

(una carga inferior no genera mucho calor, lo cual dificulta la deteccin de problemas).

Acrquese al objetivo y no 'dispare' a travs de puertas, sobre todo a travs del cristal.

Cuando los procedimientos de seguridad lo permitan, se deben abrir los armarios elctricos,

o se deben emplear ventanas infrarrojas o puertas de visualizacin.

Tenga en cuenta las corrientes de aire y el viento. Estas potentes fuerzas de conveccin

enfran los puntos ms calientes de lo normal, a menudo por debajo del umbral de

deteccin.

Tenga en cuenta la temperatura ambiente del aire, sobre todo en exteriores.

Ejemplo : rodamientos del motorEmpiece con un motor que se haya puesto en servicio recientemente y que est recin lubricado;

tome una instantnea del alojamiento de rodamientos mientras el motor est en funcionamiento.Ejemplo 2: deteccin de juntas y sellados con fugasLas fugas en recipientes hermticos se detectan al instante con el uso de cmaras termogrficas. La

mayora de las fugas se desarrollan en el interior o alrededor de una junta o un sellado.Sea como fuere, una cmara termogrfica puede diagnosticar el problema. Para encontrar una fuga

en una junta o un sellado

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Termografia y sus Aplicaciones

La Termografia infrarroja es una tcnica que permite ver la temperatura de unasuperficie con precisin sin tener que tener ningn contacto con ella. Gracias a la Fsica

podemos convertir las mediciones de la radiacin infrarroja en medicines de

temperatura, esto es posible midiendo la radiacin emitida en la porcin infrarroja del

espectro electromagntico desde la superficie del objeto, convirtiendo estas mediciones en

seales elctricas.

El ser humano no es sensible a la radiacin infrarroja emitida por un objeto, pero lascmaras

termogrficas,o de termovisin, son capaces de medir esta energa con sus sensores

infrarrojos, capacitados para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la

energa radiante emitida por objetos y, por consiguiente, determinar la temperatura de unasuperficie a distancia, en tiempo real y sin contacto alguno. La radiacin infrarroja es la seal

de entrada que lacmara termogrficanecesita para generar una imagen de un espectro de

colores, en el que cada uno de los colores, segn una escala, significa una temperatura

distinta, de manera que la temperatura medida ms elevada aparece en color blanco.

Debido a lo general que resulta latermografa infrarroja, el campo de aplicacin de esta

tiene una extensin que va ms lejosde la simple toma de medidas de temperatura, y

abarca tanto aplicaciones industriales como de investigacin y desarrollo. La localizacin

de defectos en instalaciones elctricas, el anlisis de delaminaciones de materiales

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compuestos, el control de procesos de fabricacin, la vigilancia en condiciones nocturnas o de

visibilidad reducida, la deteccin de prdidas energticas en edificacin y hornos, o estudio de

dispositivos mecnicos... son algunos ejemplos en los que se pueden obtener importantes

beneficios mediante el uso de la termografa infrarroja.

Algunas de lasaplicaciones de la termografa infrarroja ms importantes son:

Las cmaras termogrficas son una herramienta indispensable en el mantenimiento

predictivo y preventivo, al detectar anomalas invisibles al ojo humano, con el objetivo de

prevenir errores y fallos que puedan suponer grandes prdidas econmicas.

Lascmaras infrarrojasse han convertido en sistemas similares a las cmaras de vdeo, son

sencillos de usar y producen imgenes de muy alta resolucin en tiempo real. En todo el

mundo son muchas las industrias que han descubierto en la termografa infrarroja las ventajas

que puede traerles en sus programas de mantenimiento preventivo.

En las pginas que siguen, nos centraremos sin embargo en las imgenes por infrarrojos para

que puedan observar que las aplicaciones de la termografa en el mantenimiento preventivo

no tienen lmites.

Cmaras de infrarrojos:

o Son tan fciles de usar como una cmara de vdeo

o Dan una imagen completa de la situacin

o Realizan inspecciones con los sistemas funcionando bajo carga

o Identifican y localizan el problema

o Miden temperaturas

o Almacenan informacin

o Dicen exactamente las medidas a tomar

o Encuentran el problema antes de que ste se produzca

o Ahorran un tiempo y dinero valiossimos

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Alta tensin

Oxidacin de

los

conmutadores

de alta tensin

Conexiones

mal fijadas

Defectos en

aislantes

Conexiones

sobrecalentada

s

Inspeccin en

lneas de alta

tensin

Conexiones de

alta tensin

defectuosas

Baja tensin

Conexin de

alta resistencia

Daos en

fusibles

internos

Mala conexin

y daos

internos

Corrosin en

conexiones

Fallos en

ruptores

internos

Conexiones de

cables sueltas

Mecnicas

Sobrecalentami

ento de

motores

Bombas

sobrecargadas

Cojinetes

calientes

Rodillos

sospechosos

Eje de motor

sobrecalentado

Motores

elctricos