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Tecnología Avanzada para Mantenimiento S.A. de C.V. Privada de los Misterios no.1 esq. Ave. de los Arcos Querétaro, Qro. 76020 México 1

Los 10 Errores que no debe cometer

En su Programa de Termografía

Ricardo Santamaría Holek Tecnología Avanzada para Mantenimiento S.A. de C.V.

Privada de los Misterios no.1 esq. Ave. de los Arcos Querétaro, Qro. 76020 México

Tel. 442-248-1470 e-mail: [email protected]

RESUMEN Es común escuchar que las inspecciones termográficas realizadas con fines de mantenimiento predictivo o preventivo, no presentan resultados consistentes o que los diagnósticos son incorrectos. Por lo tanto, las acciones correctivas subsecuentes, derivadas de los diagnósticos, no generan un impacto económico positivo y a veces, por el contrario, generan pérdidas de tiempo y dinero por paros, gastos en mano de obra innecesarios, ente otros. En el presente estudio revisaremos diez puntos que debemos considerar en el desarrollo y operación de nuestro programa de inspecciones infrarrojas o termográficas. La falta de cumplimiento con alguno de estos puntos, se considera un error en el proceso de implantación y operación, que afecta directamente los resultados de las inspecciones infrarrojas o termográficas. Los puntos que mencionaremos, no son los únicos, pero sí algunos de los más relevantes.

INTRODUCCION La temperatura de un objeto, puede ser medida por métodos de contacto o no-contacto. En muchas situaciones, es conveniente hacer registros de no-contacto, ya sea por razones de seguridad, por limitaciones de acceso al objeto, o simplicidad. Son usados diversos sistemas, con o sin imágenes “térmicas”. Los sistemas más simples - sin imágenes térmicas-, son llamados radiómetros, termómetros infrarrojos o pirómetros y registran la radiación que emite un cuerpo y convierten el voltaje de salida del detector del instrumento a un valor calibrado de temperatura. Por otra parte, los sistemas con imágenes térmicas, utilizan detectores bi-dimensionales que miden la radiación emitida por un objeto y a través de procesamiento electrónico, generan una imagen que representa el patrón térmico de la superficie del objeto bajo estudio. La termografía infrarroja se clasifica como sigue: a) Cualitativa. Es la práctica de obtener información de la

estructura, sistema, objeto o proceso a través de observarlo con imágenes de la radiación infrarroja, grabarlas y presentar esa información.

b) Cuantitativa. Es la práctica de medir las temperaturas de los patrones de la radiación infrarroja.

Una inspección infrarroja, tiene por objetivo, el uso de un equipo detector infrarrojo, para proveer información térmica

específica, y la documentación relacionada acerca de la estructura, sistema, objeto o proceso bajo estudio. Entonces, son utilizados diversos sistemas de medición, y estos se clasifican como: a) de medición radiométrica, sin imagen térmica b) de imagen térmica no-radiométrica (inspección

cualitativa) c) de imagen térmica y radiométrica (inspección

cualitativa y cuantitativa) Los sistemas de medición radiométrica sin imagen (fig.1), por su costo, son los más accesibles. Sin embargo, debido a que no cuentan con una imagen térmica, las inspecciones rutinarias o esporádicas de objetos o sistemas completos, es muy lenta e generalmente insuficiente para la mayoría de las aplicaciones. Los problemas comunes que se presentan en sistemas mecánicos, eléctricos/electrónicos, de proceso, ente otros, pueden pasar desapercibidos o no–identificados claramente.

Fig. 1. Radiómetro infrarrojo simple


Por otra parte, los sistemas con imagen térmica (fig.2), comúnmente llamados; “visor infrarrojo”, permiten hacer inspecciones cualitativas, y se basan en la comparación de los patrones térmicos, en relación a elementos similares o a patrones típicos de falla conocidos. Generalmente las inspecciones son realizadas bajo las mismas condiciones de operación.

Fig. 2 Visor infrarrojo Cuando el registro de temperatura es necesario para determinar la severidad del problema detectado, comparar temperatura entre elementos o contra criterios definidos previamente, entonces hablamos de termografía infrarroja cuantitativa. Comúnmente, estos instrumentos son llamados “cámaras termográficas infrarrojas”, (Fig. 3).

Fig.3. Cámara termográfica

Derivado de nuestras necesidades técnicas de inspección termográfica su justificación económica, debemos seleccionar la instrumentación más apropiada y también definiremos el nivel de la capacitación que deberá recibir el inspector termografísta o encargado del “programa de termografía”. Cuando encontramos un “punto caliente”, el trabajo de análisis apenas comienza. Debemos diagnosticar correctamente, generar las recomendaciones para realizar las acciones correctivas y el equipo termográfico solamente representa una herramienta más con la que contamos. También debemos reconocer, que cualquier equipo que debemos inspeccionar representa un reto, y que si nuestras habilidades personales o del equipo utilizado, son mayores, será más fácil diagnosticar correctamente. NO. 1 TEORIA BASICA DEL INFRARROJO De deben conocer los principios y conceptos básicos de la teoría de transferencia de calor: conducción, convección y radiación y las variables que los afectan o modifican.

Existen múltiples factores que afectan las inspecciones y sus resultados. Mencionaremos algunos: la diferencia de temperaturas entre dos objetos, la termo conductividad de los materiales involucrados, el area o superficie del objeto, el medio de transferencia del calor, la viscosidad y densidad del medio y su velocidad. La emitancia y reflectancia, el ángulo de visión entre detector-objeto, la atmósfera, son otros factores que afectan la radiación infrarroja y cambian las condiciones de registro. Las inspección termográfica parece en primera instancia, una actividad simple. Se le ha hecho ver como una actividad simple: encender la cámara, apuntar y medir. Lo anterior no es así de fácil. El desconocimiento de los múltiples factores que afectan la transferencia de calor y la radiación infrarroja, lleva a la captura de imágenes de poca calidad, con información pobre o incorrecta, errores de interpretación de los patrones térmicos y del registro mismo de los valores de temperatura en los objetos o elementos de interés. NO. 2 INSTRUMENTACION El término de radiación se refiere a la emisión de energía de una superficie. Los detectores infrarrojos - nos referiremos simplemente a cámaras termográficas - son sistemas de no-contacto, que son sensibles la radiación que emana de la superficie y esta energía a su vez depende de la temperatura de la superficie y sus características. Por otra parte, conociendo la respuesta espectral del detector, se puede saber cual es su señal eléctrica de salida, que al ser amplificada, genera una imagen visible. Matemáticamente se puede determinar lo anterior y la ley Steffan-Boltzman describe el total de máxima radiación que es liberada por una superficie, donde se considera que los objetivos de medición y el fondo son objetos negros perfectos. En la aplicaciones de campo, los materiales no son objetos negros perfectos y la calidad de su superficie establece su emisividad. Los detectores infrarrojos, de las cámaras termográficas, solamente censan la energía infrarroja en una pequeña porción del espectro electromagnético (fig.4) y debido a que la radiación se caracteriza por su longitud de onda, es muy importante conocer el material bajo estudio y los factores que afectan su radiación.


Fig.4 Espectro electromagnético

Las bandas espectrales conocidas son: corto (1.1-2.5µ), medio (2.5-7.0µ), largo (7-15µ) y muy largo (arriba de 15µ). En el pasado, se conocía a la onda media, como onda corta, y por esa razón aún comercialmente, se definen dos tipos de cámaras termográficas: onda corta y onda larga. Es importante saber, que no todas las cámaras son adecuadas, para realizar cualquier inspección infrarroja. Esto depende de múltiples factores, algunos de los que mencionaremos a continuación. Conclusión, es un error grave, adquirir un equipo termográfico, sin conocer previamente las aplicaciones de inspección que tienen. NO. 3 RESOLUCION Y OPTICA La resolución visual afecta, la claridad con la que podemos ver los componentes o equipos bajo estudio. Frecuentemente, cuando diagnosticamos un problema, debemos distinguir la fuente real del problema, entre dos o más posibles fuentes, localizadas, muy cerca una de otra. Mientras más claro podamos ver cada componente individual, podremos distinguir más claramente la fuente del problema. Es sinónimo de resolución, la fineza o distancia mínima entre elementos que nuestro detector infrarrojo puede observar. A mayor resolución, mejor imagen y esto depende de varios factores, como el diseño mismo del detector, el número de píxeles que es capaz de generar en la imagen, y desde luego, la calidad de la óptica utilizada juega un papel muy importante. Se deben usar los lentes apropiados para la aplicación. Es una buena idea, además de contar con lente estándar equipado con la cámara, contar con lentes gran angular, close-up y telefoto. Se debe conocer la distancia mínima de enfoque de nuestro equipo, en relación a cada lente. También de acuerdo al lente utilizado, es modificada la relación objeto-distancia. Siempre trataremos que utilizar una relación que nos permita ver el objeto lo más grande posible para distinguir los más finos detalles.

También las restricciones de espacio juegan un papel importante en la selección de los lentes. En un centro de control de motores (CCM), generalmente el espacio es muy reducido y el uso de un lente gran angular, nos permite seguir teniendo una buena perspectiva de los elementos del lugar. Cada lente debe ser calibrado en forma particular a la cámara termográfica. Se debe tener presente que al adquirir un nuevo lente, la cámara deberá ser enviada al fabricante para que realice la calibración de ambos. NO. 4 RANGO DE TEMPERATURA Y SENSIBILIDAD TERMICA Los problemas pueden pasar desapercibidos por el termografísta, si no hace una selección apropiada de los rangos de temperatura y la sensibilidad o ganancia de la cámara. Las rangos deben ser ajustados de modo que la imagen contenga la información deseada. Debido a las variaciones de temperatura del equipo inspeccionado, se requiere hacer el ajuste de rango y sensibilidad térmica, muy frecuentemente. Los equipos termográficos modernos, fijan automáticamente ambos controles, sin embargo, estos, no siempre son los mejores para nuestro estudio. El termografísta experimentado, debe optimizar la información de la imagen, a través de hacer los ajustes de forma manual. Por otra parte, los ajustes de rango y sensibilidad realizados manualmente no podrán ser usados para todas las inspecciones. Es imperativo re-ajustarlos continuamente para generar siempre la mejor imagen y con la información deseada. NO. 5 PERSPECTIVA Usar una perspectiva adecuada es desde luego muy conveniente, pero es mucho más crítica para nuestro diagnóstico. Una vez identificado un problema, este debe ser revisado desde diversas perspectivas para obtener más información, y para confirmar que nuestro diagnóstico sea correcto. Existen diversas causas, por la que un problema aparece en nuestra imagen, pero al observarlo desde otra perspectiva, desaparece. Por ejemplo, un reflejo solar en una conexión eléctrica de un transformador en intemperie. Un problema se debe observar no solo de frente, pero también de lado, por arriba y debajo de ser posible. A menudo, se tiene que colocar la cámara termográfica, arriba de la cabeza, o cerca del piso, o en áreas confinadas. Tener un display giratorio o externo es una buena idea, para facilitarnos el trabajo. NO. 6 PUNTOS FRIOS. En las inspecciones no siempre se buscan “puntos calientes”, en ocasiones, las zonas aparentemente “frías” indican un problema o mal funcionamiento. Esto puede


encontrarse en el sistema de enfriamiento de un transformador con aceite, al encontrarse bloqueado parcialmente alguno de los radiadores. El problema se detecta como una zona fría (Fig.).

Fig. 5 Sección bloqueada de radiador de enfriamiento de

transformador con aceite

Las humedad en azoteas, techos o pisos, forma patrones térmicos indefinidos. El agua es altamente reflectiva, es como un espejo para el infrarrojo. Cuando el agua es atrapada en el aislamiento, se identifican patrones térmicos que no siempre se observan como una zona caliente (fig.6), por el contario, en intemperie, el agua refleja “el frío” del cielo, mostrando patrones térmicos con zonas aparentemente frías.

Fig. 6 Humedad de un techo

NO. 7 REPORTES La elaboración de los reportes de inspección, es lenta y laboriosa. Se debe establecer claramente el alcance de nuestros reporte según el tipo de inspección infrarroja, incluyendo la información debe ser incluida. Queremos evitar que se dedique demasiado tiempo en la elaboración de los reportes. Recordemos, que el tiempo que se dedica a la elaboración del reporte, puede ser tiempo vital requerido para las inspecciones de campo y para la detección oportuna de problemas potenciales. Los reportes pueden ser cualitativos, o cualitativos/cuantitativos. En la mayoría de las inspecciones

en plantas industriales, un reportes cualitativo es suficiente. El reporte debe presentarse en un lapso no mayor a cinco días. La información que se debe incluir en cada reporte es:

- Sumario ejecutivo (listado de máquinas que se inspeccionaron).

- Sumario de excepciones. Una excepción, se conoce como un elemento operando fuera de su condición normal.

- Ubicación de lugar de inspección, fecha y hora. - Responsable. Indicando los niveles de certificación

que tenga el individuo. - Equipo usado y fecha de calibración, incluyendo

accesorios usados, como lentes adicionales, filtros, grabadoras de video, cámaras fotográficas, etc.

- Procedimiento de prueba - Las técnicas de análisis. Cualitativas o cuantitativas. - Datos. Toda la información en termogramas y

valores medidos, registros de emisividad. En algunos casos; la temperatura ambiente, humedad, velocidad de viento, entre otros.

- Resultados y recomendaciones.

El termografísta, no podrá hacer recomendaciones definitivas, a menos que cuente con las certificaciones apropiadas. Un termografísta con Nivel I, no podrá hacer registros y recomendaciones definitivas relacionadas a mediciones de temperatura en la superficie inspeccionada. Únicamente un termografísta Nivel II podrá hacer estas recomendaciones. En resumen, consideramos que un reporte debe contener la información necesaria, precisa y suficiente. Es un error dedicar tiempo elaborando informes con información excesiva o intrascendente. En la mayoría de los casos; “una buena termografía dice más que mil palabras”, ver fig. 7.

Fig. 7 “Una buena imagen, dice más que mil palabras” NO. 8 CAPACITACION Y CERTIFICACION La American Society for Non Destructive Testing (ASNT) provee las guías para las certificaciones Nivel, I, II y III. A nivel comercial existen diversas instituciones que se dedican al entrenamiento y capacitación profesional. Los cursos con


certificación que se ofrecen, deben cumplir con la norma de ASNT SNT-TC-1A. La certificación es obtenida al aprobar un examen teórico/práctico. De manera simplificada, cada nivel de certificación cubre los siguientes conceptos:

- El nivel I está enfocado a la termografía cualitativa (interpretación de imágenes) y generación de reportes.

- El nivel II, se enfoca a la termografía cuantitativa, la correcta medición de temperaturas, consideraciones sobre la emitancia, reflectancia y transmisibilidad de los materiales, la evaluación de la severidad de los problemas en sistemas mecánicos y eléctricos, y el uso de estándares industriales.

- El Nivel III, cubre los conceptos relacionados a la administración del programa de inspecciones termográficas, definición de procedimientos de trabajo, conocimiento de otras técnicas o pruebas no-destructivas, así como los aspectos de seguridad que deberá cumplir el inspector termografísta, en cada uno de sus trabajos de campo.

Podemos mencionar que es un grave error, adquirir un equipo termográfico y no asignar suficiente presupuesto para la capacitación profesional del personal. La capacitación y certificación garantiza resultados efectivos y pronta recuperación de la inversión realizada. NO. 9 DESCONOCER LAS REPONSABILIDADES DEL INSPECTOR TERMOGRAFISTA Tanto el usuario o cliente del servicio de inspección termográfica, como el inspector termografísta, deberán conocer las responsabilidades que implica la ejecución de las inspecciones termográficas. Estas responsabilidades, generalmente deben son descritas en las guías de inspección, que han sido definidas por diversas instituciones internacionales dedicadas a la materia, p.e. ASNT y el Infraspection Institute de los Estados Unidos. En resumen; en las guías para las inspecciones termográficas, (1, 2) se describe que el termografísta, debe tener suficiente conocimiento de los componentes inspeccionados, su construcción y teoría de funcionamiento de los diversos sistemas inspeccionados (eléctricos, mecánicos, aislamientos, etc.), para entender los patrones térmicos de la radiación. El técnico deberá utilizar la instrumentación infrarroja-termográfica con capacidades suficientes para cumplir con los requerimientos de inspección. En el caso de inspecciones eléctricas, deberá contar con la asistencia de un electricista con licencia, o certificaciones equivalentes, para identificar y descubrir los equipos a inspeccionar. El técnico termografísta, nunca deberá realizar ninguna tarea en sistemas eléctricos que normalmente sea realizada por el personal capacitado de planta. No tocará o

removerá componentes o equipos que estén bajo la responsabilidad de otras personas calificadas. El termografísta, tampoco, realizará mediciones de cargas en sistemas eléctricos energizados, ni tocará ningún equipo, del cual siempre se mantendrá a una distancia segura. Cumplirá con las normas de seguridad correspondientes a la actividad de inspección que será realizada. Las reglas de seguridad de acuerdo al tipo de inspección, al area de trabajo o proceso, siempre deberán ser observadas por el termografísta y nunca deberá realizar ninguna actividad que se considere riesgosa. Recuerde que siempre podrá encontrarse en áreas con piso irregular, resbaloso, tuberías muy bajas, partes de máquinas en rotación, elementos energizados, grandes alturas, barandales flojos o poco espacio. El exceso de confianza, es un factor que ocasiona la mayoría de los accidentes. Siempre de aviso que hará una inspección y solicite los permisos correspondientes para poder ingresar a un area. Pregunte por las medidas de seguridad y hágase acompañar por personal calificado, que conozca el area. El uso de visores mono-oculares, es riesgoso, principalmente en áreas con elementos energizados. Recuerde que es una tendencia natural, cerrar un ojo y observar con el otro, a través del visor. Si camina, pierde la noción de la distancia. Cuando se encuentra en áreas energizadas, es recomendado, utilizar un display o monitor externo a la cámara y nunca el visor mono-ocular. Fig. 8.

Fig. 8. Cámaras infrarrojas con visor mono-ocular y con monitor externo.

Finalmente, el desconocimiento o falta de entrenamiento para el uso correcto de las guías de inspección termográfica o la carencia de las mismas, incluyendo las normas de seguridad, puede generar desde enormes fuentes de error de interpretación de los datos adquiridos, hasta un accidente letal para el personal involucrado en las inspecciones termográficas. NO.10 NUEVE PASOS FUNDAMENTALES PARA IMPLANTAR UN PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO BASADO EN INSPECCIONES INFRARROJAS Ninguno de los siguientes nueve pasos deberá ser pasado por alto dentro del programa de mantenimiento predictivo basado en inspecciones infrarrojas: 1. ¿Qué voy a inspeccionar?


- ¿cual es el mejor método? - ¿que pasa si el equipo falla? - ¿que tan crítico es el equipo? - ¿Cuál es la historia de las fallas? 2. Hacer un listado de las máquinas a inspeccionar (inventario) - Generar rutas 3. Asignar la mejor frecuencia de inspección y prioridades - Llevar gráficos de fallas - Ajustar la frecuencia como sea necesario 4. Definir los límites de temperatura 5. Realizar las inspecciones - Seleccionar al personal adecuadamente - Asegurarse de obtener datos repetitivos - Documentar las inspecciones 6. Generar una Orden de Trabajo - Los diagnósticos deberán generar una orden de trabajo - Estar seguros que los problemas hayan sido resueltos - Obtener las partes dañadas 7. Re-inspección de todas las reparaciones - ¿Dónde se encontró el problema? - Anotar los materiales que fueron usados - ¿Cuánto tiempo se ocupó en la reparación? - Re-inspeccionar todas las reparaciones en un lapso de 24 a 48 horas. 8. Documentar los ahorros y/o costos evitados 9. Hacer un análisis de causa-raíz - ¿Es un problema de diseño? - ¿Mano de obra deficiente? - ¿Falla del material? CONCLUSIONES.

1. El mantenimiento predictivo en general, y particularmente basado en inspecciones infrarrojas, ha demostrado que puede generar grandes ahorros, si las áreas de mantenimiento y operación, actúan oportunamente para restablecer las condiciones normales de operación de las máquinas y equipos.

2. Las técnicas de inspección infrarroja, han demostrado sus bondades, sin embargo, también se han encontrado serias limitaciones en su aplicación. Múltiples factores pueden afectar nuestro resultados positivos. Deberán considerarse los aspectos teóricos y prácticos del análisis infrarrojo.

3. La selección y aplicación de la más apropiada instrumentación, de acuerdo a la inspección que se realice. Tipo de detector infrarrojo, óptica adecuada y condiciones de uso de los equipos.

4. El adecuado entrenamiento del personal involucrado en las inspecciones infrarrojas es crítico. La capacitación debe ser con certificación emitida por instituciones reconocidas que avale y garantice que el personal esta capacitado adecuadamente para realizar inspecciones infrarrojas, interpretación y análisis de los datos obtenidos, así como generar un reporte de inspección completo y cumplir con los requisitos de seguridad..

5. El personal técnico deberá establecimiento o seguir procedimientos o guías de inspección infrarroja, reconocidas por organizaciones como la ASNT y deberá contar con objetivos claramente definidos.

6. La capacitación certificada del personal, es un factor importante para poder implantar, ejecutar y administrar adecuadamente un programa de inspecciones infrarrojas.

Referencias.

1 Guideline for Infrared Inspection on Electrical and Mechanical Systems. Infraspection Institute march 1993 2 Common sense approach to thermal imaging. 3 Guideline for Infrared Inspections of Buildings envelopes and insulated roofs. Infraspection Institute, march 1993 Infraspection Institute Level I certificate manual Infraspection Institute Level II certificate manual


Ricardo Santamaría Holek Es Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México, ha trabajado durante quince años en el ramo del mantenimiento predictivo, desarrollando programas de entrenamiento, impartiendo cursos en México y Latinoamérica. Ha participado en diversos foros relacionados con confiabilidad y mantenimiento predictivo. Cuenta con Niveles I y II certificados en Análisis de Vibraciones, Termografía Infrarroja y Ultrasonido. Actualmente es Gerente General de la empresa Tecnología Avanzada para Mantenimiento S.A. de C.V. localizada en la Cd. de Querétaro, Qro.

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