INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
“TERMOGRAFÌA INFRARROJA COMO TÈCNICA DE DIAGNÒSTICO A EQUIPOS DE MENOS DE 34.5KV”
TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRICISTA PRESEN TA IVON YAÑEZ NIETO MARTHA ALICIA MARTÍNEZ ROLDÁN
ASESORES: DR. FERMIN PASCUAL ESPINO CORTÉS ING. EDUARDO SILVA SILVA DORAY ESPINOZA ESPI NOZA
MÉXICO, D.F. DICIEMBRE DE 2009
I.P.N.
Primeramente doy infinitamente infinitamente gracias a Dios, por haberme dado fuerza fuerza y valor para terminar mis estudios de Ingeniería eléctrica. eléctrica. Durante estos escasos cinco años mi vida de lucha constante, de gratas vivencias, de momentos de éxitos y también de angustias y desesperanza para poder cumplir mis objetivos y así poder alcanzar uno de mis más grandes anhelos, culminar mi carrera, los deseos de superarme y de lograr mi meta eran tan grandes que logre vencer todos los obstáculos y es por ello que debo dedicar este triunfo a quienes en todo momento me llenaron de amor y apoyo, y por sobre todo to do me brindaron su amistad: Agradezco la confianza y el apoyo apoyo de mis padres y hermanos, hermanos, porque han contribuido positivamente para llevar a cabo esta difícil jornada. A todos los ingenieros de las empresas donde me he desempeñado laboralmente en el área de pruebas a equipos y subestaciones eléctricas, las cuales son la empresa Servelec y Syse porque me asesoraron y me apoyaron en todo momento y porque cada uno con sus valiosas aportaciones en el campo laboral, me ayudaron a crecer como persona y como profesionista. Un agradecimiento muy especial, a la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco, por haberme proporcionado valiosa información para mi desarrollo académico. A mis profesores por su comprensión comprensión y cariño y por la gran calidad humana que me han demostrado con una actitud de respeto. Finalmente, agradezco a mis compañeros de grupo, porque la constante comunicación con ellos ha contribuido en gran medida a transformar y mejorar mi forma de actuar, especialmente a aquellos que me brindaron cariño, comprensión y apoyo, dándome con ello, momentos muy gratos.
Por todo y mucho más muchas gracias.
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I.P.N.
Gracias a todas las personas que participaron en mi desarrollo profesional durante mi carrera, sin su ayuda y conocimientos no estaría en donde me encuentro ahora. Gracias a mis padres, y hermanos por compartir y dedicar gran parte de sus vidas conmigo y por darme aliento para la ardua tarea de caminar hacia la perspectiva de un nuevo día; de verdad serán inolvidables. Sin lugar a duda este trabajo no pudo haberse realizado sin la formación que recibí durante cuatro años en la ESIME ZACATENCO. Gracias a todos los maestros que contribuyeron realmente en mi formación. Gracias a todos mis amigos que estuvieron conmigo y compartimos tantas aventuras como experiencias. Gracias a cada uno por hacer que mi estancia en la escuela ESIME ZACATENCO fuera muy agradable y divertida. En especial agradezco a Jacqueline Alvarado por su apoyo, por su sincera amistad y por compartir conmigo muy agradables instantes. Quiero agradecer muy especialmente a Oscar Rodríguez, que durante bastante tiempo tuvo la paciencia suficiente para apoyarme profundamente, para darme su comprensión, su cariño y su amor. Gracias por hacer de esos momentos un verdadero vivir
Gracias en verdad por todo
E.S.I.M.E ZACATENCO
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I.P.N.
RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo proporcionar un documento de consulta que resulte de gran utilidad para todas aquellas personas que se desempeñen en el área de mantenimiento a equipos eléctricos, pero especialmente se espera sea de gran utilidad para los técnicos e ingenieros encargados de detectar las anomalías en los equipos por medio de pruebas en campo. Este trabajo proporciona los elementos fundamentales de información, para lograr detectar de manera correcta las fallas por medio de la técnica de Termografía infrarroja aplicada en equipos eléctricos menores a 34.5 KV. En este trabajo se analizó diferentes incrementos de temperatura en distintos materiales y equipos como son: en una barrilla de cobre, reóstato, transformador; ubicados en el laboratorio de altas tensiones y se llevó a cabo una inspección en la subestación de 23KV de la E.S.I.M.E. Zacatenco para analizar los incrementos de temperatura que presentan los elementos que la conforman. Por medio de la Cámara Flir System modelo SC660 se realizaron las pruebas mencionadas para analizar el incremento de temperatura. Este tipo de cámaras producen una imagen con una gama de colores asociados al nivel de temperatura, la cual puede ser interpretada fácilmente para ubicar y analizar los problemas que se estén presentando en los equipos o en las instalaciones por medio de un termograma. También por medio del Software de Flir QuickReport versión 1.2 se obtuvo un análisis más detallado que permite observar la emisividad, temperatura aparente reflejada y los rangos de temperatura que presenta cada equipo con respecto a cada experimento con el fin de obtener resultados más exactos para evitar de no caer en malas interpretaciones. E.S.I.M.E ZACATENCO
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I.P.N. Se presenta un estudio de costos que nos permite comprobar que una
inspección infrarroja no es tan cara que a la larga es una inversión por que nos trae grandes beneficios. Aunque la Termografía se considera como una de las mejores técnicas en el mantenimiento predictivo de equipos eléctricos se debe de tomar muy en cuenta que se debe tener un amplio conocimiento de la cámara que se pretenda emplear, ya que si se tiene la carencia de estos conocimientos puede causar diagnósticos erróneos lo cual provoca un mal criterio de la solución propuesta ante el problema y por lo tanto una mal diagnostico por parte de la persona que lleva acabo la inspección.
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I.P.N.
CONTENIDO RESUMEN .......................................................................................................................................................... V LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................................... X LISTA DE TABLAS .......................................................................................................................................... XII GLOSARIO ...................................................................................................................................................... XIII ABREVIATURAS ...........................................................................................................................................XVII CAPÍTULO 1 : GENERALIDADES .................................................................................................................... 1 1.1.
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 1
1.2.
OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................. 3
1.2.1. OBJETIVO PARTICULAR ......................................................................................................................... 3 1.3.
JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................................... 4
1.4.
ALCANCES Y LIMITACIONES .................................................................................................................... 5
1.5.
ORGANIZACIÓN DE LA TESIS ................................................................................................................... 5
CAPÍTULO 2 PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA TERMOGRAFÍA INFRARROJA ................................................ 7 2.1.
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 7
2.2.-
EL CALOR ............................................................................................................................................ 8
2.2.1. LOS TRES MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR ..................................................................................... 9 2.2.2. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN ......................................................................................... 9 2.2.3. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA ..................................................................................................................... 11 2.2.4. TRANSFERENCIA DE CALOR
POR CONVECCIÓN ......................................................................................
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2.2.5. TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN .......................................................................................... 13 2.2.5.1. MODO DE I NTERCAMBIO DE ENERGÍA POR RADIACIÓN ............................................................................. 15 2.2.5.2. PROPIEDADES DE LA RADIACIÓN -INCIDENTE .......................................................................................... 15 2.2.5.3. RADIACIÓN SALIENTE ......................................................................................................................... 16 2.2.5.4. PROPIEDADES DE LA RADIACIÓN -EMISIÓN ............................................................................................. 18 2.2.5.5. RADIACIÓN EMITIDA ............................................................................................................................ 18 2.2.5.6. EMISIVIDAD ....................................................................................................................................... 19 2.2.5.6.1. FACTORES QUE AFECTAN LA EMISIVIDAD ............................................................................................ 20 2.2.5.6.2. TABLAS DE EMISIVIDAD ..................................................................................................................... 22 2.2.5.6.3. LA EMISIVIDAD Y LA ABSORTIVIDAD .................................................................................................... 23 2.2.5.6.4. DETERMINACIÓN DE LA EMISIVIDAD .................................................................................................... 23 2.2.6. CUERPO NEGRO Y CUERPOS REALES ..................................................................................................... 26 2.2.7. CUERPOS REALES ............................................................................................................................... 27 2.2.8. ESPECTRO INFRARROJO ...................................................................................................................... 28 2.2.9. LEYES DE LA TERMODINÁMICA .............................................................................................................. 29 2.2.10. LA ENERGÍA EN UN SISTEMA CERRADO (PRIMERA Y SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA) .......................... 30 E.S.I.M.E ZACATENCO
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I.P.N. 2.2.11. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA ............................................................................................. 31 2.3.
TEMPERATURA.................................................................................................................................... 31
2.3.1. CERO ABSOLUTTO DE TEMPERATURAa ......................................................................................................... 32 2.3.2. ESCALAS ABSOLUTAS DE TEMPERATURA .................................................................................................... 32 2.3.3. ESCALAS RELATIVAS DE TEMPERATURA ...................................................................................................... 32 2.3.4. TEMPERATURA APARENTE REFLEJADA ........................................................................................................ 34 2.3.5. RELACIÓN DE TEMPERATURA Y CALOR ......................................................................................................... 34
2.4.
TERMOGRAFÍA
INFRARROJA
................................................................................................................. 35
2.4.1. APLICACIONES.................................................................................................................................... 36 2.4.2. TIPOS DE TERMOGRAFÍA ...................................................................................................................... 37 2.4.2.1. TERMOGRAFÍA CUALITATIVA ................................................................................................................. 37 2.4.2.2. TERMOGRAFÍA CUANTITATIVA ............................................................................................................... 37 2.5.
OPERACIÓN DE LA CÁMARA INFRARROJA ............................................................................................... 38
2.5.1. UTILIDADES DE LA CÁMARA PARA COMPRENDER MEJOR LA IMAGEN .......................................................... 41 2.5.2. CONTROL DE LA IMAGEN TÉRMICA......................................................................................................... 45 2.5.3. RANGO DE TEMPERATURA .................................................................................................................... 45 2.5.4. NIVEL Y CAMPO ................................................................................................................................... 46 2.5.5. CAPTURACIÓN DE UNA IMAGEN ............................................................................................................. 47 2.5.5.1. “LAS TRES GRANDES REGLAS DE UNA CAPTURACIÓN DE UNA IMAGEN ” .................................................... 47 2.5.5.2. FUNCIONES Y MEDIDA DE LA CÁMARA .................................................................................................... 50 2.5.5.3. DETECTORES Y PIXEL .......................................................................................................................... 51 2.5.6. CALIBRACIÓN DE UNA CÁMARA INFRARROJA .......................................................................................... 53 2.5.7. COMPROBACIÓN DE CALIBRACIÓN ........................................................................................................ 54 CAPÍTULO 3 TÉCNICAS DE INSPECCIÓN EN UNA TERMOGRAFÍA INFRARROJA .................................. 56 3.1.
PARÁMETROS DE INSPECCIÓN .............................................................................................................. 56
3.1.1. DISTANCIA ENTRE LA CÁMARA Y EL OBJETO ........................................................................................... 57 3.1.2. HUMEDAD RELATIVA ............................................................................................................................ 57 3.2.
DETECCIÓN DE LOS DISTINTOS PUNTOS CALIENTES EN LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS…..……………………….59
3.3.
TÉCNICAS DE I NSPECCIÓN TERMOGRÁFICA ............................................................................................ 63
3.4.
FACTORES QUE INTERVIENEN EN
3.5.
CRITERIO DE CLASIFICACIÓN DE FALLOS ................................................................................................ 66
UNA INSPECCIÓN TERMOGRÁFICA ..........................................................
64
3.5.1. DELTA “T” ......................................................................................................................................... 67 3.6.
CAMPOS TÉRMICOS DIFÍCILES DE INTERPRETAR ...................................................................................... 68
3.7.
EXPERIMENTOS REALIZADOS ................................................................................................................ 70
3.7.1. PRUEBAS A UNA SECCIÓN DE CABLE . .................................................................................................... 70 3.7.2. INSPECCIÓN TERMOGRÁFICA DEL REÓSTATO UTILIZADO EN LA PRUEBAS . .................................................. 72 3.7.3. INSPECCIÓN TERMOGRÁFICA DE BOBINAS DE 13.8 KV............................................................................. 74 3.7.4. INSPECCIÓN EN LA SUBESTACIÓN DE 23 KV DE LA ESIME ZACATENCO ................................................... 77 3.7.5. INSPECCIÓN EN EL TRANSFORMADOR .................................................................................................... 80 3.7.6. RESULTADOS OBTENIDOS ........................................................................................................ 803 E.S.I.M.E ZACATENCO
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CAPÍTULO 4 JUSTIFICACIÓN ECÓNOMICA ................................................................................................. 88 4.1.
FACTORES QUE INFLUYEN EN UN ANÁLISIS DE COSTOS EN UNA TERMOGRAFÍA ........................................... 88
4.2.
PARÁMETROS PARA LOS COSTOS DIRECTOS E INDIRECTOS ...................................................................... 90
4.3.
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS .......................................................................................................... 95
4.4.
PRESUPUESTO DE UNA INSPECCIÓN TERMOGRAFÍA (COTIZACIÓN) ......................................................... 100
CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................... 101 5.1.
CONCLUSIONES ................................................................................................................................ 101
5.2.
RECOMENDACIONES .......................................................................................................................... 102
REFERENCIAS ............................................................................................................................................... 103 ANEXO A....................................................................................................................................................... 105 A.1.
MANUAL DEL SOFTWARE FLIR QUICKREPORT ................................................................................... 106
ANEXO B .......................................................................................................................................................112 B .1.- VALORES DE EMISIVID DE DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES .................................................. 112
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LISTA DE FIGURAS Figura 2-1 Circulación en el interior de un fluido, el fluido más frio es el más oscuro…………………………17 Figura 2-2 Transmisión de calor por radiación………………………………………………………………………18 Figura 2-3 Las tres fuentes de radiación saliente del cuerpo……………………………………………………….20 Figura 2-4 La misma temperatura pero diferente emisividad……………………………………………………….21 Figura 2-5 Un objeto emite radiación térmica en todas direcciones……………………………………………….22 Figura 2-6 Origen de reflexión con igual ángulo de reflexión………………………………………………………2 7 Figura 2-7 Origen de reflexión en un punto fijo………………………………………………………………………2 7 Figura 2-8 Medición de intensidad de radiación……………………………………………………………………..28 Figura 2-9 Medición de la temperatura en el papel aluminio……………………………………………………….29 Figura 2-10 Cuerpo negro, que absorbe toda la radiación incidente……………………………………………..29 Figura 2-11 Cuerpo negro con una eficiencia del 100%. …………………………………………………………... 30 Figura 2-12 La radiación saliente de un cuerpo opaco consiste de radiación Emitida y reflejada………………………………………………………………………………………………………..31 Figura 2-13 Espectro electromagnético………………………………………………………………………………..32 Figura 2-14 Conversión de temperatura Celsius y Kelvin…………………………………………………………..36 Figura 2-15 La temperatura es relativa pero el calor………………………………………………………………..37 Figura 2-16 Ajuste térmico………………………………………………………………………………………………44 2-17 Isoterma en distintos puntos…………………………………………………………………………….………...45 2-18 Tipos de paleta………………………………………………………………………………………………………46 Figura 2-19 La imagen se controla seleccionando el rango de temperatura y fijando el nivel y el campo…………………………………………………………………………………………….. 47 Figura 2-20 Nivel y Campo………………………………………………………………………………………………48 Figura 2-21 Enfoque óptico……………………………………………………………………………………………...50 Figura 2-22 Composición de una imagen……………………………………………………………………………...51 Figura 2-23 Detectores de pixel………………………………………………………………………………………… 53 Figura 2-24 Tamaño del cuerpo versus tamaño del pixel…………………………………………………………… 53 Figura 2-25 Mirando fuentes de referencias………………………………………………………………………….. 55 Figura 2-26 Obtención de una curva de calibración……………………………………………………………….... 55 Figura 3-1 Detección de una conexión floja…………………………………………………………………………..61 Figura 3-2 Desequilibrio de conductores……………………………………………………………………………… 62 Figura 3-3 Sobrecarga o mala conexión………………………………………………………………………………. 62 Figura 3-4 Los ángulos de entrada y salida de una reflexión espectacular son exactamente iguales……………………………………………………………………………………………………………………….67 E.S.I.M.E ZACATENCO
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Figura 3-5 Ejemplos de reflejos………………………………………………………………………………………… 67 Figura 3.6.- Arreglo para calentar un conductor de 2/0 en serie con una varilla de cobre…………………………………………………………………………………………………………………….. 69 Figura 3.7.- Muestra toma infrarroja para diferentes instantes después de haber energizado el arreglo………………………………………………………………………………………………………………….. 69 Figura 3.8.- Muestra el procesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2………………………………………………………………………………………………….70 Figura 3.9. Reóstato utilizado para la prueba a una sección del cable…………………………………………....71 Figura 3.10, muestra una toma infrarroja en el instante en el que se hacía circular una corriente de 340 Amperes por el conductor uno conectado a una sección de una varilla de cobre……………………………………………………………………………………………………………………. 71 Figura 3.11.- Muestra el posprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2……………………………………………………………………………………… 72 Figura 3.12.- Bobina de motores de 13.8 kV………………………………………………………………………….. 73 Figura 3.13.-Bobina de motores de 13.8 kV en donde se muestra la parte infrarroja de la parte del recubrimiento presenta calentamiento en las 4 secciones del empalme………………………...74 Figura 3.14.- Muestra el posprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2…………………………………………………………………………………………………. 74 Figura 3.15.-Subestación de 23 kV de la ESIME Zacatenco……………………………………………………….. 75 Figura 3.16.- Subestación de 23 kV de la ESIME Zacatenco en donde se muestra la parte infrarroja de la figura anterior…………………………………………………………………………76 Figura 3.17.- Muestra el posprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2……………………………………………………………………………………… 76 Figura 3.18.- Transformador ubicado en los laboratorios de pesados……………………………………………. 77 Figura 3.19.- Muestra una toma infrarroja del funcionamiento del transformador…………………………….78 Figura 3.20.- Muestra el posprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2…………………………………………………………………………………….. 79
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1-1Valores de conductividad para algunos materiales, estos valores pueden modificarse con la temperatura y otros factores.
............................................................................................................................. 11
Tabla 1-2Comparación de técnicas cualitativa y cuantitativa. ......................................................................... 35
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GLOSARIO Absortividad, α (de absorción):Cantidad de radiación absorbidapor un objetocon respecto a la radiación recibida. Se expresa mediante un número comprendido entre 0 y 1.
Anomalía: Cualquier irregularidad, como una anomalía térmica en una superficie de otra manera isotérmica., cualquier indicio de que se desvíe de lo que se espera. Calibración : Procedimiento en el que se determinan y comparan las lecturas de
un instrumento (valores reales) y las de un instrumento de referencia (valores nominales).El resultado indica si las lecturas reales de un instrumento se sitúan
dentro de los límites permisibles .
Cámara térmica de infrarrojos: Es un instrumento o sistema que convierte la energía radiante de entrada de infrarrojos de una superficie de destino a un mapa térmico, o termograma, en el que los tonos de color o escala de grises puede estar relacionado con la distribución de temperaturas en la superficie.
Ceroabsoluto: El cero absoluto es -273.15°C (oKelvin =-459.69°F).Todo cuerpo emite energía térmica por encima del cero absoluto. Conducción : Es la forma que transmite el calor en cuerpos sólidos, se calienta
un cuerpo, las moléculas que reciben directamente el calor aumenta su vibración y chocan con las que rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan, por esta razón, si el extremo de una varilla metálica se calienta una flama, transcurre cierto tiempo para el calor llegue a otro extremo.
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I.P.N.
Convección: Transporte de calor en cualquier fluido en el que la energía térmica
pasa de un sólido a un líquido o gas a consecuencia del transportedepartículas.
Cuerpo gris: Objeto que emite una fracción fija de la cantidad de energía correspondiente a un cuerpo negro en cada longitud de onda
Cuerpo negro: Objeto que no refleja ninguna radiación. Toda la radiación que emite se debe a su propia temperatura. Detector :
El
detector recibe la radiación infrarroja y la convierte en una señal
eléctrica. El tamaño del detector se especifica.
Emisividad (ε): Es la medida de la capacidad de un material de emitir (propagar) radiación infrarroja. La emisividad varía según las propiedades de la superficie, el material y, en algunas materias, también según la temperatura del objeto.
Energía térmica: Es el movimiento de las partículas que constituyen la materia.
Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. Escalas absolutas: Cualquier escala de temperatura cuyo cero corresponde con
el cero absoluto. Escalas relativas: Es una forma de energía que se manifiesta como el incremento
de temperatura, las cuales toman como referencia cierto fenómeno físico conocido, como la congelación y ebullición del agua.
Espectro infrarrojo: Se fundamenta en la absorción de la radiación IR por las moléculas en vibración. Una molécula absorberá la energía de un haz de luz E.S.I.M.E ZACATENCO
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infrarroja cuando dicha energía incidente sea igual a la necesaria para que se dé una transición vibraciones de las molécula. Es decir, la molécula comienza a vibrar de una determinada manera gracias a la energía que se le suministra mediante luz infrarroja
FOV: Siglas del inglés Field Of View ángulo horizontal visible a través de un lente de infrarrojos.
IFOV: Siglas del inglés Instantaneous Field Of View (campo de visión instantáneo); medida de resolución geométrica de una cámara de infrarrojos.
Imagentérmica: Imagen que muestra la distribución de la temperatura en las superficies de los objetos mediante diferentes colores y diferentes valores de temperatura. Las imágenes térmicas se toman con una cámara termográfica.
Isoterma: Función que resaltalas partes de una imagen situados por encima o por debajo de una temperatura, o bien entre unos o varios intervalos de temperatura.
NETD: Sigas del inglés Noise equivalent difference (diferencia de temperatura equivalente al ruido),Medida del nivel del ruido de la imagen de una cámara de infrarrojos.
Nivel: Valor central de la escala de temperatura expresado normalmente como valor de una señal.
Paletadecolor es: Selección de colores para la imagen térmica de la cámara (p.ej.la paleta “arco iris”, “hierro”, “escala de grises”). El contraste de una imagen térmica
puede variar en calidad de pendiendo de la tarea de medición y la paleta configurada. La paleta de colores se puede personalizar mediante el software de análisis (p.ej. el Testo IR Soft) después de memorizar la imagen térmica. Tenga en E.S.I.M.E ZACATENCO
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cuenta siempre la interpretación dela imagen térmica cuando configurar la paleta. Intuitivamente, el rojo y el amarillo se asocian con el calor; el verde y el azul con el
frío.
Pixel (elemento de imagen): se trata de un punto individual perteneciente a una imagen.
Rango: Limite de medida de temperatura global de una cámara de infrarrojos. Las cámaras pueden tener diversos rangos. Se expresa mediante dos temperaturas de cuerpo negro que limitan la calibración.
Reflexión (ρ): Es capacidad de un material de reflejar la radiación infrarroja. La reflexión depende de las propiedades de la superficie, la temperatura y el tipo de material.
Temperatura aparente Reflejada: Es la lectura no compensada a partir de una cámara infrarroja, que contiene toda la radiación incidente sobre el instrumento independientemente de su fuente. Termografía: Proceso de toma de una imagen usando una tecnología de
medición que visualiza la radiación de calor o la distribución de temperatura de la superficie de los objetos mediante una cámara termográfica.
Transmisión (T): Es la medida de la capacidad de un material de permitir á la radiación infrarroja a travesarlo, dependiendo de su grosor y del tipo de material.
Muchos materiales son impermeables a la radiación infrarroja de onda larga.
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ABREVIATURAS α
, Absorber –llamada Absortividad (alfa).
Transmitir –llamada transmisividad (tau). Reflejar- llamada reflectividad (rho). Emitir- llamada emisividad (épsilon).
P, Potencia calorífica en vatios (W). K, Conductividad del material. (W /m*k) A, Área de la sección transversal de material conductor. (m 2 ) (T1 – T2),Diferencia de temperatura a lo largo del material conductor (k) L, Longitud característica de conducción en metros. (m)
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Capítulo 1 : GENERALIDADES 1.1. Introducción Los equipos eléctricos que se utilizan en la industria; han traído beneficios, facilitando considerablemente los procesos, sin embargo, es importante destacar que debido al rápido crecimiento de la industria, éste se debe acompañar por un análisis sobre la capacidad de carga de la instalación eléctrica, para determinar si la instalación está en condiciones de resistir incrementos en el consumo de energía eléctrica por la presencia de un número mayor de equipos de lo contrario, se corre el riesgo de accidentes que pongan en peligro la vida y la seguridad de nuestra inversión. Los sistemas eléctricos que se utilizan hoy en la actualidad no se parecen en nada a los de hace 10 o 50 años, para algunas áreas en nuestra vida diaria se han vuelto indispensables muchos equipos eléctricos, estos requieren de un plan de mantenimiento. Algunos equipos viejos están siendo sustituidos por equipos nuevos con dispositivos de control que maximizan su eficiencia, así como el cambio de áreas de trabajo destinándolas a nuevos procesos, pero sin hacer cambios significativos en la red eléctrica, lamentablemente son pocos los propietarios que reconocen que la demanda de energía eléctrica en la industria se ha incrementado sustancialmente en espacios de trabajo, no es común que las personas reconozcan que al paso del tiempo se produce un desgaste natural desde el mismo momento en que se instalan y esto va a depender de la carga del circuito y del mantenimiento que se le dé a cada equipo.
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Las instalaciones eléctricas viejas o antiguas son el principal foco de atención, dado que no están preparadas para resistir la creciente demanda eléctrica. Por ello unas de las técnicas de mantenimiento predictivo que a lo largo de los años ha pasado a ser una de las más utilizadas por parte de las empresas es la Termografía Infrarroja. Esta técnica permite detectar, sin contacto físico con el elemento bajo análisis, cualquier falla que se manifieste en un cambio de la temperatura sobre la base de medir los niveles de radiación dentro del espectro infrarrojo. Una falla antes de producirse se manifiesta generando e intercambiando calor, este calor se traduce habitualmente en una elevación de temperatura que puede ser súbita, pero, por lo general es dependiendo del objeto, la temperatura comienza manifestar pequeñas variaciones. La inspección termográfica en sistemas eléctricos tiene como objetivo detectar componentes defectuosos basándose en la elevación de la temperatura como consecuencia de un aumento anormal de su resistencia óhmica. Las causas que origina estos defectos, entre otras, pueden mencionarse: • Conexiones flojas. • Conexiones afectadas por corrosión. • Suciedad en conexiones y/o en contacto. • Degradación de los materiales aislantes. Se debe de tener en cuenta que cuando se van mejorando las técnicas de mantenimiento se logra una mayor productividad y se reducen los costos del mismo.
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1.2. Objetivo General
Identificar y analizar fallas que se presentan en los equipos eléctricos por medio de la inspección de Termografía infrarroja
1.2.1.
Objetivo Particular
Proporcionar la información necesaria para tener los argumentos y/o criterios necesarios para detectar fallas por medio de la inspección termográfica.
Inspeccionar diferentes equipos eléctricos con la cámara térmica.
Presentar un análisis aproximado de costo de una inspección termográfica
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1.3. Justificación Los costos por falta de mantenimiento originan la indisponibilidad y degradación del funcionamiento de los equipos, los efectos pueden llevar a la disminución de las ventas de la producción ya que se generan costos por falta de calidad, por ello el desafío principal de un mantenimiento consiste en intentar reducir la suma de los costos por falta de mantenimiento en los equipos eléctricos. También hay que tener en cuenta que los procesos de degradación son acumulativos, por tal
motivo las labores de mantenimiento no deben ser
aplazadas hasta la aparición del problema. Para poder detectar una falla debemos de basarnos en los instructivos de los equipos que nos proporciona fábrica los cuales nos dan los rangos y las condiciones que deben tener cada equipo eléctrico al momento de instalarlos, para que de esta manera tomar los criterios necesarios para dar una mejor solución y considerar adecuadamente en qué condiciones debemos tenerlos sometidos . Las fallas de cualquier equipo eléctrico en una subestación cada vez son más y estas ocasionan como mencionamos anteriormente costos para la empresa ya que además de los costos asociados por las pérdidas de producción ocasionan paradas no deseadas o no planeadas, que pueden llegar a ser más elevado que el costo del equipo. Mientras nuestros equipos se encuentren en las mejores condiciones no habrá pérdidas en el suministro eléctrico y este se verá reflejado. La propagación de las acciones de detección de los llamados puntos calientes, deben estar debidamente fundamentada en las estadísticas de comportamiento de cada instalación, disturbios en el sistema y fallas relevantes, E.S.I.M.E ZACATENCO
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evitando caer en la práctica errónea de ejecutar dichas actividades de manera rutinaria con base en una supuesta periodicidad, que lejos de dar los resultados requeridos desvían la atención en muchas ocasiones a instalaciones que no representan problema alguno.
1.4. Alcances y limitaciones El presente trabajo se pretende dar la información necesaria para los técnicos e ingenieros que utilicen la inspección infrarroja como una técnica de diagnóstico en equipo eléctrico. Se muestra la teoría básica de la transferencia de calor y de cómo los equipos infrarrojos detectan la temperatura de los cuerpos. Se presentan ejemplos de una inspección infrarroja a diferentes equipos de ESIME Zacatenco así como de algunos arreglos experimentales que se tienen instalados para la realización de pruebas en el laboratorio de Alta tensión de la ESIME Zacatenco. Finalmente se presenta un análisis económico aproximado de costo de este tipo de pruebas que den una idea a los ingenieros involucrados en este tipo de trabajos sobre cómo hacer un presupuesto de una inspección termográfica.
1.5. Organización de la tesis A continuación se da una breve descripción de lo que trata cada uno de los de los capítulos que componen este trabajo de tesis: En el Capítulo 1, se describen los objetivos de este trabajo se justifica la importancia de trabajos como este y se describen trabajos previos.
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I.P.N. En el Capítulo 2, se describe los conceptos básicos que intervienen en una
termografía infrarroja, también se explica en que consiste y donde se puede aplicar
una inspección de termografía así como también se comprende los
apartados que la componen y poder comprender por qué la termografía es tan útil, también se da una breve explicación del funcionamiento de la cámara infrarroja en general. En el Capítulo 3, se describe la técnica de medida de la temperatura utilizando la radiación infrarroja por medio de experimentos para poder interpretar una imagen infrarroja, donde debemos de conocer la emisividad de los distintos materiales. En el Capítulo 4, Se presenta un estudio de costos que nos permite comprobar que una inspección infrarroja no es tan cara que a la larga es una buena inversión por que nos trae beneficios a un largo plazo. En el Capítulo 5 En esta parte se incluyen las conclusiones más significativas que se extraen de los experimentos presentados y se hacen recomendaciones a trabajos futuros sobre carencias o problemáticas detectadas a lo largo de la realización de la tesis.
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Capítulo 2 Principios Básicos de la Termografía Infrarroja 2.1. Introducción En este capítulo se describe los conceptos básicos que intervienen en la Termografía infrarroja. La temperatura y el calor son dos conceptos fundamentales para la interpretación de imágenes infrarrojas, estas permiten determinar en donde se encuentra la anomalía en un equipo eléctrico. En ocasiones ambos conceptos han sido mal interpretados y utilizados incorrectamente, muchas veces se utiliza un término en lugar del otro, por ello es importante saber qué diferencia existe entre ambos, por ejemplo; el calor no es algo que se quede en el mismo lugar, éste siempre tenderá a
fluir de acuerdo a sus propias leyes de
comportamiento, a diferencia de la temperatura el calor se relaciona con la velocidad media de las moléculas y átomos que componen la materia. Por ello en este capítulo se dará a conocer cómo se transfiere el calor y cuáles son sus reglas de comportamiento, las cuales existen tres formas que son: por conversión, conducción y radiación. En este capítulo también se describe la técnica de termografía infrarroja y la forma de utilizarla haciendo énfasis la temperatura como parámetro de control y comprender por qué la Termografía es tan útil. También se describe las características del equipo que se utiliza en este tipo de inspección el cual consta de una cámara térmica. El principal propósito de este capítulo es dar ideas que faciliten el manejo adecuado para trabajar con la cámara pero al mismo tiempo se pretende no cometer errores al momento que se esté capturando la imagen y de esta manera poder tener una mejor interpretación de la imagen. E.S.I.M.E ZACATENCO
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Cabe mencionar que los sistemas infrarrojos son diversos y su desarrollo es muy rápido por lo que los botones y controles reales no son objeto de este capítulo en su lugar se profundizara en lo que es común a todos los sistemas infrarrojos.
2.2.- El Calor Definición: El calor es la energía asociada al movimiento aleatorio de las moléculas y átomos de los que está compuesta la material [12].
Cuando se añade energía a un objeto,se incrementa su energía de movimiento en sus átomos y moléculas e incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo. El calor se genera por transformación a partir de otras formas de energía, un ejemplo son los procesos industriales donde la conversión de energía eventualmente produce calor como producto final Un objeto puede contener calor o mejor dicho energía. La energía térmica puede ser transferida de un objeto a otro haciendo que se caliente, un ejemplo de esto es cuando se calienta una cazuela con agua, el calor de la estufa hace que las moléculas de la cazuela y del agua empiecen a vibrar más deprisa. Por lo tanto cuando calentamos algo no estamos más que incrementando la velocidad de sus moléculas.
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2.2.1.
Los tres modos de transferencia de calor
Transferencia de calor Definición: Es la ciencia que busca predecir la transferencia de energía que pueda ocurrir entre distintos cuerpos como resultado de una diferencia de temperatura, es decir; está relacionada con las razones de cambio de calor entre cuerpos de diferentes temperaturas llamados fuente y receptor [1].
Esta ciencia no solo trata de explicar en cuanto o en cómo puede ser transferida la energía calorífica sino que también trata de predecir la rapidez a la que se realizara este intercambio bajo ciertas condiciones especificadas. El calor puede transferirse de tres formas las cuales son [1]:
Conducción
Conversión
Radiación
2.2.2.
Transferencia de calor por conducción
El fenómeno de transferencia de calor por conducción constituye un proceso de propagación de energía en un medio sólido, líquido y gaseoso mediante la combinación molecular directa cuando existe un gradiente de temperatura [1]. El calor puede fluir a través de un sistema o sistemas debido a una diferencia de temperaturas, ésta siempre se va a dirigir desde la región que tiene mayor temperatura a la de menor temperatura tal como lo establece la segunda ley de la termodinámica.
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La transmisión de calor por conducción se produce en cualquier situación en la que se ponen en contacto moléculas con diferente temperatura. Puede tener lugar entre diferentes objetos que están en contacto y en el interior de los objetos, no importa el tipo de material. La conducción tiene lugar en sólidos, líquidos y gases, con pocas excepciones es el único modo de transmisión de calor que se produce dentro de un sólido, algunos sólidos pueden transmitir radiación pero estos materiales son poco comunes y realmente muy caros. La comprensión del hecho de que solo exista transmisión de calor por conducción dentro de un sólido es de suma importancia para los termógrafos porque les sirve para determinar el calor transmitido por esta forma, primero que nada debemos tomar en cuenta cuales son los factores que intervienen y como afectan. El valor del flujo de calor de conducción en condiciones estacionarias es directamente proporcional a la conductividad térmica del objeto, a la sección transversal a través de la que fluye el calor, y a la diferencia de temperatura entre los puntos del cuerpo considerado, es inversamente proporcional a la longitud o distancia entre ambos puntos. En seguida se muestra la fórmula para determinar el calor transmitido por conducción:
P= (KA(T1-T2))/L………………………………………….ec. 1 Dónde: P =Potencia calorífica en vatios (W). K=Conductividad térmica del material (W/m*K). A=Área de la sección transversal de material conductor (m 2). (T1 – T2)=Diferencia de temperatura a lo largo del material conductor (K) L=Longitud característica de conducción en metros. E.S.I.M.E ZACATENCO
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El resultado del cálculo utilizando en la fórmula es potencia transmitida en forma de calor, sus unidades son Watts (W), y es la medida de la potencia calorífica, la magnitud del flujo de calor, esta fórmula es válida en condiciones estacionarias.
2.2.3.
Conductividad térmica
Conductividad térmica K es una propiedad que depende del material, sus unidades son Watts por metro por grado Kelvin (W/m*K), los materiales tienen diferentes facilidades para conducir el calor. A mayor conductividad mayor facilidad para conducir energía térmica; los valores de la conductividad térmica de algunos materiales se dan en la Tabla 2-1. [12]. Tabla 2-1Valores de conductividad para algunos materiales, estos valores pueden modificarse con la temperatura y otros factores [12].
MATERIAL
CONDUCTIVIDAD (W/m*k)
Cobre
401
Aluminio
237
Acero
52
Hielo Puro
2.04
Ladrillo
1
Vidrio
0.9
Agua
0.6
Madera
0.14
Fibra de vidrio Aire
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Mejor Conductor
0.04 0.025
Argón
0.018
Xenón
0.0052
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Mejor Aislante
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Aunque todos los materiales metálicos tienen conductividad térmica elevada, este parámetro también puede variar mucho de un metal a otro, el cobre es casi ocho veces más conductor térmico que el acero. Los gases posen baja conductividad térmica pero son un caso especial en que la conductividad se vea afectada por la presión, esto dificulta la comparación entre los valores de conductividad para los gases.
2.2.4.
Transferencia de calor por convección
Definición:
La convección es el modo de transmisión de calor en un fluido que está en movimiento debido a fuerzas gravitacionales u otras fuerzas externas por lo que dicho fluido transmite calor de un lugar a otro [1].
La convección es un modo de transmisión que se basa en el transporte de masa dentro de un fluido, un líquido o gas; esta tiene lugar dentro del fluido. En la superficie de un fluido que no se mezcla, esta corresponde a la conducción, en la zona cercana al solido existe siempre una fina capa de fluido estacionario llamada capa límite donde la transmisión de calor dentro del fluido tiene lugar exclusivamente por conducción. Si consideramos un fluido con diferencias de temperatura en su interior en las zonas donde el fluido está más caliente las moléculas están más alejadas entre sí, esto se debe al mayor movimiento molecular, cuando las moléculas chocan entre si son lanzadas más lejos y si las moléculas están más alejadas entre sí eso significa que entre el volumen de líquido más caliente tiene menor densidad. De forma inversa las zonas más frías del fluido presentan una densidad mayor, la diferencia de densidad dentro del fluido provocan a su vez diferencias entre la magnitud de la fuerza de gravedad. E.S.I.M.E ZACATENCO
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Las partes más frías se ven más afectadas por la gravedad que las calientes por lo tanto las zonas más frías tienden a hundirse y las más calientes a elevarse. Cuando ocurre esto tiene lugar una circulación de fluido como se muestra en la Figura 2-1, este proceso transfiere calor de un lugar a otro tal como nos dice la segunda ley de la termodinámica el calor ira del punto más caliente al más frio, los fluidos calientes se elevan pero el calor siempre va de la zona más caliente a la más fría.
Figura 2-1Circulación en el interior de un fluido; el fluido más frio es el más oscuro como se muestra en la figura [12].
El proceso descrito anteriormente de convección natural, es porque es la fuerza de gravedad la que provoca el movimiento del fluido, cuando hablamos de conversión forzada nos referimos a una situación en la que el fluido se ve afectado por otras fuerzas.
2.2.5.
Transferencia de calor por radiación
Definición de Radiación térmica:
La radiación térmica es una forma de radiación electromagnética, los cuerpos emiten radiación térmica como consecuencia de su temperatura puesto que todos E.S.I.M.E ZACATENCO
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los objetos tienen una temperatura por lo cual hacen que emiten una radiación, a mayor temperatura mayor cantidad de radiación térmica será emitida [12].
La transmisión de calor por radiación es completamente diferente en este sentido porque no requiere ningún medio material. Algunos materiales son mejores y más eficientes en este proceso, la cantidad de radiación térmica emitida por un cuerpo a una temperatura concreta depende del tipo de material que lo constituye. La radiación térmica se propaga fácilmente a través de los gases pero con mucha mayor dificultad o incluso bloqueada por la mayoría de los líquidos y sólidos.
Figura 2-2Transmisión de calor por radiación.
La transmisión de calor por radiación como se indica en la Figura 2-2, se lleva a cabo por emisión y absorción de radiación térmica, todos los cuerpos emiten y absorben radiación térmica al mismo tiempo, el calor neto transmitido es la diferencia entre lo que se ha absorbido y lo que se a emitidito. La radiación térmica es un concepto más amplio que el infrarrojo, es la radiación que tiene la capacidad de transmitir calor por emisión y absorción. No solo la radiación infrarroja tiene la capacidad de transmitir energía térmica, se considera radiación térmica a la parte del espectro electromagnético que empieza E.S.I.M.E ZACATENCO
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en algún punto dentro de la banda ultravioleta y continua en los rangos visibles del infrarrojo.
2.2.5.1. Modo de intercambio de energía por radiación Las formas en que se puede intercambiar la radiación entre los cuerpos se pueden expresar de la siguiente manera: [12]
Emisión-radiación producida
Absorción-radiación retenida
Reflexión-radiación reflejada
Transmisión- radiación que se deja pasar atreves
2.2.5.2. Propiedades de la radiación-incidente Como saber qué proporción de radiación será absorbida, reflejada y transmitida, todo depende de las propiedades del objeto [12].
Un cuerpo tiene cierta capacidad o habilidad para:
Absorber-llamada Absortividad, α (alfa).
Reflejar-llamada reflectividad, ρ (rho)
Transmitir-llamada transmisividad, τ (tau)
La suma de las tres siempre será 1, esta quedaría expresada de la siguiente manera: α+τ+ρ=1………………………….………………ec.
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Esta es una formula muy importante y es fundamental comprender todas sus consecuencias.
2.2.5.3. Radiación saliente La radiación saliente es toda la radiación que deja la superficie de un cuerpo, independientemente de su fuente original [12].
Figura: 2-3 Las tres fuentes de radiación saliente del cuerpo [12].
En la Figura 2-3, se observa que existen tres fuentes de radiación, la del objeto por sí mismo, una fuente adelante y otra detrás. Suponiendo que se observa el objeto de la derecha a izquierda la radiación saliente del objeto es una combinación de la que se genera el objeto por si mimo, la que viene de la fuente de calor de transmisión y pasa a través del objeto. Este tiene una temperatura y emisividad de la cual depende la potencia de radiación proveniente del objeto. La potencia de radiación de las otras dos componentes no depende de la temperatura del objeto sino de la emisividad de la fuente de reflexión y transmisión E.S.I.M.E ZACATENCO
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respectivamente. La magnitud de las componentes reflejada y transmitida, dependen de la reflectividad y transmisividad del objeto mismo. La radiación saliente puede tener tres fuentes diferentes, de la radiación total saliente de un cuerpo, una cierta proporción será:
Emitida, por el objeto por sí mismo
Reflejada, desde una fuente enfrente del cuerpo
Transmitida desde una fuente detrás del cuerpo. La suma de estas tres es igual a la potencia de salida del objeto es decir; es
igual al 100%, la radiación incidente y saliente son diferentes en un aspecto muy importante. Cuando hablamos de radiación incidente no importa realmente de donde viene dicha radiación solo que viene de una fuente diferente del propio objetivo. Con la radiación saliente hay que analizar la radiación que viene de tres fuentes específicas. No debemos olvidar que la radiación saliente puede ser de tres fuentes diferentes.
Emitir-llamada emisividad, ε (épsilon).
Reflejar-llamada reflectividad, ρ (rho)
Transmitir-llamada transmisividad, τ (tau)
+ρ + τ=1………….………………………………..ec. 3
ε
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2.2.5.4. Propiedades de la radiación-emisión La parte más importante de la radiación saliente es la parte emitida, un cuerpo tiene cierta eficiencia o habilidad para emitir = emisividad.
Figura 2-4 La misma temperatura pero diferente emisividad.
Esta Figura 2-4; se observa un cuerpo tiene una emisividad más elevada en la parte izquierda que en la derecha aunque la temperatura es la misma en ambos lados, se emitirá más radiación hacia la izquierda esto significa que las pérdidas reales del objeto serán mayores en el área de la izquierda.
2.2.5.5. Radiación emitida
Figura 2-5 Un objeto emite radiación térmica en todas direcciones [12].
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Todos los cuerpos emiten radiación térmica en todas direcciones como se indica en la Figura 2-5, por lo que la cantidad de radiación que se emite depende de la temperatura del cuerpo y de su emisividad. A mayor temperatura se emitirá más radiación, la emisividad se comporta de forma similar a temperaturas más bajas, ya que los cuerpos emiten menos radiación, un cuerpo con mayor emisividad irradiara más que otro de baja emisividad, incluso si la temperatura es la misma.
2.2.5.6. -Emisividad La emisividad es la medida de la eficacia de una superficie para emitir radiación., por lo que se considera que las superficies que absorben la radiación son buenas emisoras y que las superficies que reflejan la radiación incidente se consideran malas emisoras. Los parámetros característicos de la emisividad son entre 0 y 1. La emisividad se calcula de la siguiente manera: Ró T
Emisividad = …………………..ec.4 Los valores de la emisividad varían de un material a otro, los metales con una superficie áspera u oxidada tienen una mayor emisividad que una superficie pulida. Se muestra que existe relación entre emisividad y reflectividad, para un objeto opaco esto implica que: Emisividad + Reflectividad = 1.0………………….………..ec. 5 E.S.I.M.E ZACATENCO
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Así mismo un material altamente reflejante es pobre emisor de energía infrarroja y por lo tanto tiene un valor de emisividad bajo.
2.2.5.6.1. -Factores que afectan la Emisividad Existen seis factores que afectan la emisividad los cuales son [12]: Material
o o
Estructura superficial
Geometría
o
Angulo
o o
Longitud de onda
Temperatura
o
Material: Los metales y los no metales son tipos de superficies diferentes en lo que se refiere a la emisividad, es más fácil trabajar con los no metales porque normalmente tienen emisividades altas, a diferencia de los metales que se oxidan, los no metales no modifican su emisividad durante el transcurso del tiempo a menos que se recubra de suciedad o se desgasten. Estructura: Entre más rugurosa sea la superficie mayor emisividad tendrá, las superficies pulidas, brillantes y suaves tienen emisividades bajas mientras que las superficies lijadas y rayadas tienen emisividades más elevadas, la oxidación puede cambiar la estructura superficial haciéndola más gruesa; debemos determinar visualmente si una superficie puede reflejar y absorber, si aparece sin brillo probablemente presente una emisividad más elevada que si se muestra muy brillante.
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Geometría: La geometría se refiere a la forma física del objeto, la forma en que trabaja este factor es que las cavidades, ángulos y agujeros hacen que el cuerpo comience a parecerse cada vez más al diseño de un simulador de un cuerpo negro, las múltiples reflexiones entre superficies incrementan la absorción y por lo tanto la emisividad. El factor geométrico nos puede ayudar, si es que no se puede incrementar la emisividad por ningún otro lado, pero lo que este factor no nos ayudara a medir la temperatura mejor solo puede ser conveniente para saber si hay una diferencia de temperatura. Án gu lo : La forma en que el ángulo afecta la emisividad puede variar entre diferentes tipos de superficies, pero normalmente existen grandes diferencias y es debido al mal enfoque que se le da cuando se hace una toma, si cuando se toma una imagen perpendicularmente con un ángulo de 0 o nos reflejaremos, por ello no se debe permanecer directamente en frente del objeto porque en ese caso nosotros podemos ser un problema y provocar que en el informe indique un punto caliente inexistente. Longitud de onda: Una medida de emisividad realizada con una cámara puede no ser adecuada si se utiliza una cámara diferente, esto es si las cámaras trabajan en longitudes de onda diferentes puesto que la emisividad puede variar igual que otras propiedades de radiación, los diferentes tipos de detectores para la misma longitud de onda puede también presentar ligeras diferencias de respuestas y así mostrar diferencias en la forma en que se comporta una superficie. Temperatura: La propia temperatura del cuerpo puede afectar a la emisividad, sin embargo es poco frecuente y la influencia en la mayoría de los casos es ciertamente pequeña. La emisividad de los materiales pueden incrementarse a temperaturas muy elevadas, las temperaturas pueden variar desde la del ambiente
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hasta 1000 0C, en dichas condiciones el cambio de emisividad puede ser significativo. Lo único que se puede hacer en estas condiciones es tratar de realizar ensayos de emisividad a temperaturas razonablemente cercanas a la que supongamos puede estar el objeto, es decir; dar una regla general pero si está en un rango de 100° K puede ser suficiente,
además si la emisividad cambia
normalmente se incrementa, si empezamos con una emisividad elevada no puede presentar un potencial de variación muy grande nunca puede ir por encima de 1.0.
2.2.5.6.2. - Tablas de emisividad Existen muchas tablas de emisividad independientemente de la tabla que consultemos siempre aparecerán los mismos valores, la tabla de emisividad tiene un valor limitado y los valores dependen del tipo de material. Una tabla da estimaciones razonables de emisividad para no metales, si se observa una tabla se encontrará que la mayoría de los no metales tienen una emisividad bastante elevada. La emisividad no presenta variaciones extremas entre diferentes muestras o incluso para una misma muestra del tiempo, como en el caso de los metales. Las tablas de emisividad son poco confiables para los metales, estas podrían llegar hasta un punto de que pueden ser completamente inútiles. Esto es debido por una parte a las dificultades de interpretación. Por ello no se debe confiar absolutamente en los valores que proporcionan las tablas.
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2.2.5.6.3. - La emisividad y la absortividad La capacidad o habilidad de un cuerpo para absorber radiación incidente consiste con su capacidad para emitir su propia energía en forma de radiación. Un cuerpo es bueno para absorber radiación, también es bueno para emitir su propia energía como radiación, y también es cierto lo opuesto a esto. Un mal absorbente opaco es de hecho un buen reflector por lo tanto, un buen reflector será un mal emisor; consecuentemente si se desea mantener algo caliente , el recubrimiento con papel de aluminio puede funcionar de la misma forma que aislarlo con un material de baja conductividad , la baja emisividad permite que se escape menos calor en forma de radiación.
2.2.5.6.4. - Determinación de la emisividad Se realiza la determinación de la temperatura reflejada ya sea por el método directo o por el método de reflector. Se selecciona un lugar para colocar la muestra a medir, se determina y se establece la temperatura aparente reflejada como se indica en el método de reflector, se coloca en la muestra un trozo de cinta aislante de la cual sea conocida su emisividad, se calienta la muestra a 20°K sobre la temperatura ambiente de forma regular, se enfoca y ajusta automáticamente la cámara congelando la imagen. Se ajustan los niveles de brillo y contraste donde se visualice con claridad la imagen, se establece una emisividad similar a la de la cinta aislante, se mide la temperatura de la cinta considerando el isoterma, punto y cuadro. Se mueve la función de medición a la superficie de la muestra, se cambia el valor de la emisividad hasta que lea la misma medida a la superficie anterior.
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Para realizar una óptima medición de la emisividad, no se debe forzar la convección, localizar un entorno térmico en el cual la reflexión de puntos no se genere, utilizar cinta de gran calidad y emisividad donde esta sea conocida y la emisividad que se tiene de la muestra y la cinta deben ser idénticas ya que sino esta medición será errónea.
2.2.5.6.4.1. -Por el método directo Se realiza la búsqueda de puntos que pueden ser fuentes de reflexión consideran que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.a=b como se indica en la Figura 2-6.
Figura 2-6 Origen de reflexión con igual ángulo de reflexión. [6]
Si la reflexión se origina en un punto fijo como se indica en la Figura 2-7, esta se puede modificar realizando una obstrucción mediante un trozo de cartón.
Figura 2-7 Origen de reflexión en un punto fijo. [6]
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Se mide la intensidad de la radiación o temperatura aparente del punto de origen de la reflexión con los parámetros de emisividad = 1.0,D obj.=0, esto lo podemos observar en la Figura 2-8.
(a)
( b)
Figura 2-8 Medición de intensidad de radiación. [6]
Hay que tomar muy en cuenta que la temperatura aparente no se debe de medir por medio de un termopar, ya que el termopar no mide la temperatura aparente y que este requiere de un contacto térmico muy cercano al objeto.
2.2.5.6.4.2. -Método de reflector Se toma un trozo considerable de papel aluminio haciéndolo bola, se deshace la bola y se coloca sobre un trozo de cartón del mismo tamaño del papel aluminio, se procede a poner delante del objeto que se va a medir quedando del lado del aluminio mirando hacia la cámara, se estable una emisividad de 1.0 y se realiza la medición de la temperatura aparente del papel aluminio como se indica en la Figura 2-9 donde se ajusta el valor de la emisividad.
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Figura 2-9 Medición de la temperatura en el papel aluminio. [6]
2.2.6.
Cuerpo negro y cuerpos reales
Radiación de un cuerpo negro Un cuerpo negro es un radiador ideal, los cuerpos negros no existen en la vida real, el concepto es útil para aplicar científicamente algunos fenómenos. fenómenos. Los simuladores de cuerpos negros son muy importantes puesto que son utilizados para la calibración de los sistemas de medida de infrarrojos, un simulador de cuerpo negro se comporta de forma muy similar a un cuerpo negro ideal dentro de su aplicación habitual
Cuerpo negro - absorción Un cuerpo negro ideal absorberá el 100% de la radiación incidente, lo que significa que ni refleja, ni absorbe ninguna radiación como se indica en la figura 210.
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Figura 2-10 Cuerpo negro, que absorbe toda la radiación incidente [12].
Cuerpo negro – emisión En la figura 2-11 nos muestra un cuerpo negro emite el 100% de su energía lo que significa que no existe ningún otro objeto que sea capaz de emitir más energía.
Figura 2-11 Cuerpo negro con una eficiencia del 100% [12].
2.2.7.
Cuerpos reales
En las medidas reales durante el trabajo práctico jamás se encontraran cuerpos negros, el objetivo será cuerpos reales, ya que pueden tener todas las características de emitir, absorber, reflejar y transmitir radiación infrarroja la mayoría de los objetos no es transparente sino opaco. Cuando se cumplen todas las condiciones estos fenómenos se observarán como se muestra en la Figura 212. E.S.I.M.E ZACATENCO ZACATENCO
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Figura 2-12 La radiación saliente de un cuerpo opaco consiste de radiación emitida y reflejada [12].
Esto es válido para cuerpos reales no transparentes para este tipo de objetos debemos considerar siempre que del cuerpo sale radiación procedemos de dos fuentes –reflejada y emitida. Esto es muy importante recordar y comprenderlo no solo para ser capaces de medir la temperatura sino también para interpretar correctamente la imagen infrarroja.
2.2.8.
Espectro infrarrojo
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre éste, como la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. En la figura 2-13, se muestra un espectro electromagnético este se extiende desde la E.S.I.M.E ZACATENCO
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radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo, aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.
Figura 2-13 Espectro electromagnético [13].
2.2.9.
Leyes de la termodinámica
Conocer la ciencia de la termodinámica es muy importante para comprender la transmisión de calor, esta describe el comportamiento del calor mediante una serie de reglas las cuales dependen de cómo se comporta el calor. La termodinámica se ocupa de los sistemas en equilibrio, estos se pueden utilizar para predecir la cantidad de energía requerida para pasar un sistema de un estado de equilibrio a otro, este no puede usarse para predecir qué tan rápido se realizara un intercambio ya que el sistema no se encuentra en equilibrio durante el proceso.
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La transferencia de calor complementa la primera y segunda ley de la termodinámica al proporcionar reglas experimentales adicionales que se pueden utilizar para establecer la rapidez de la transferencia de energía. En resumen la transferencia de calor describe los requerimientos que se pueden aplicar en los cuerpos y la termodinámica como se lleva a cabo tal transferencia.
2.2.10.
La energía en un sistema cerrado (primera y segunda
ley de la termodinámica) La primera ley de la termodinámica establece que la energía no puede ser creada o destruida, pero se puede convertir de una forma a otra; esta ley es aplicable al calor y a otras formas de energía tales como eléctricas, mecánicas, químicas, etc. El calor se puede producir convirtiendo alguna otra forma de energía en energía calorífica como por ejemplo: en tostadores, secadoras de cabello, y calentadores de agua; la energía eléctrica se puede convertir en energía calorífica. La segunda ley de la termodinámica establece que el calor fluirá de forma espontánea desde las zonas calientes hacia las más frías y esta es la forma en que se transfiere el calor de un cuerpo a otro.Si analizamos el enunciado dice que el calor fluirá eso no es una posibilidad porque esto solo ocurrirá si existe una diferencia de temperatura entre dos puntos entonces si existirá un flujo de calor. La diferencia de temperatura es lo que produce el flujo de calor, mientras más alta sea la temperatura de un cuerpo más fácil es que se suministre calor a otro.
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2.2.11.
Ley de la conservación de la energía
La suma de la energía total contenida en un sistema cerrado permanece constante. Esta también es conocida como el principio de conservación de la energía es decir, la energía no puede ser creada o destruida solo se transforma. En realidad no existe ningún sistema absolutamente cerrado pero el principio de la conservación de la energía se puede entender fácilmente de los sistemas que no son cerrados si la energía no puede ser creada ni destruida entonces toda la energía que se aporte en un sistema debe poder contabilizarse de alguna forma.
2.3. Temperatura La temperatura está relacionada con la velocidad medida de las moléculas y átomos que componen la materia. La temperatura ayuda a definir en qué condiciones se encuentra un objeto, contrariamente a la energía que es una, la temperatura es relativa, he indica cómo se encuentra un objeto en relación a otro, la temperatura es un nivel en una escala mientras que el calor es una medida absoluta. La temperatura no es una forma de energía, la temperatura y la energía están relacionadas pero no son lo mismo, la temperatura de un objeto aumentara o disminuirá (normalmente) cuando la energía térmica de un cuerpo aumente o disminuya por tanto la temperatura es la consecuencia de más o menos energía. Pero la temperatura no nos indica cuanta energía almacena un cuerpo.
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La temperatura de un cuerpo nos dice la facilidad que tendrá para ceder calor a otros objetos, lo que no está relacionado con cuanta energía contiene. La temperatura se mide en Kelvin (0K) o en grados Celsius (0C).
2.3.1. Cero absoluto de temperatura Se considera que el hecho de la temperatura está relacionada con el movimiento molecular, el mínimo movimiento hace que las moléculas queden prácticamente inmóviles, es decir que no exista en absoluto movimiento; así la temperatura de cero absoluto es ese punto teórico en que las moléculas no se mueven en absoluto. Dicha temperatura no se da en los procesos naturales, ni siquiera en los puntos más obscuros, donde tenemos los puntos naturales más fríos de 2.7 oK.
2.3.2. Escalas absolutas de temperatura El cero absoluto es el punto de comienzo lógico, por lo que se definen las escalas de temperatura absoluta y comenzando en el cero absoluto. La escala Kelvin es el estándar mundial y su unidad es el Kelvin ( oK). Existen otras escalas de temperatura absoluta pero siempre se utiliza el Kelvin.
2.3.3. Escalas relativas de temperatura En las escalas relativas de temperatura se utiliza como cero un punto diferente al cero absoluto, por ejemplo el punto de congelación del agua o también quizás el agua salada, el punto de referencia debe ser escogido de forma que pueda ser más fácilmente accesible y no debe estar afectado de forma que pueda ser fácilmente accesible. Las razones para escoger un punto particular de
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referencia están determinadas por la disciplina en la que trabajaba su inventor [12]. Las escalas relativas de temperatura están convenientemente adaptadas para su uso diario, expresar la temperatura ambiente en Kelvin puede ser incomodo. Las escalas Celsius y Kelvin tienen orígenes diferentes pero las variaciones miden lo mismo, el tamaño de un grado Celsius es igual al tamaño de un grado Kelvin (oC = oK); la escala Fahrenheit tiene un tamaño de grado diferente al Celsius o el Kelvin. La conversión entre una temperatura expresada en Kelvin a Celsius o viceversa es realmente muy simple, todo lo que hay que hacer es sumar o restar 273 de acuerdo. Como se puede observar en la Figura 2-14, aquí los grados Celsius y Kelvin se transforman fácilmente entre sí puesto que el tamaño de ambas escalas es el mismo.
Figura 2-14 Conversión de temperatura Celsius y Kelvin.
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2.3.4. Temperatura aparente reflejada Definición: La temperatura aparente es la lectura no compensada a partir de una cámara infrarroja, que contiene toda la radiación incidente sobre el instrumento independientemente de su fuente [12].
La imagen térmica siempre será una imagen de temperatura aparente, esta temperatura es diferente de la temperatura real, es una lectura de temperatura no compensada. Para obtener una lectura de temperatura real a partir de un instrumento infrarrojo debemos compensar la influencia de varios factores. La temperatura aparente medida, algunas veces nos interesa cuantificar la temperatura para medir esta temperatura, la cual se fijara la emisividad a 1.0 y la distancia a 0 metros lo que significa que no se lleva a cabo ninguna compensación. Es importante a partir de la sección previa es que siempre vemos radiación procedente de dos fuentes diferentes, el objeto por sí mismo y la reflexión de los alrededores.
2.3.5. Relación de temperatura y calor Para comprender los conceptos de temperatura y calor, hay que considerar a las moléculas como los bloques básicos del edificio de cualquier tipo de material, las moléculas de una sustancia siempre están en movimiento en mayor o menor magnitud. Las moléculas más calientes se mueven más rápido y las más frías más lento, para una cierta sustancia la velocidad de las moléculas se corresponde con un E.S.I.M.E ZACATENCO
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cierto nivel de temperatura. Las sustancias contienen cierta cantidad de calor. Los conceptos de temperatura y calor son algunas veces difíciles de separar incluso a veces pensamos que son lo mismo porque están muy relacionados pero existe una diferencia fundamental las cuales se puede observar en la siguiente Figura 215:
Figura 2-15 La temperatura es relativa pero el calor no.
Sien la Figura 2-15, se observa dos objetos cada uno a temperatura de 100 o
C y contienen 100Joules de energía y se ponen en contacto la temperatura
obviamente no será dos veces mayor sin embargo en el conjunto final habrá el doble de energía respecto a cuándo los cuerpos se encontraban separados. Por lo tanto la temperatura es una medida relativa que compara unos cuerpos con otros, el calor es una magnitud contable, que se puede medir en términos absolutos.
2.4. Termografía infrarroja Definición: Es una técnica que permite detectar y ubicar exactamente en donde existen defectos o en donde se va a presentar una falla, con el empleo de una cámara infrarroja con la cual se detecta la temperatura que presenten o que es emitida por los cuerpos [12].
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2.4.1.
Aplicaciones
En el campo de los equipos eléctricos existen lugares donde se puede aplicar la Termografía por lo cual podemos dar algunos ejemplos:
En las cajas de los interruptores (teniendo en cuenta la Legislación vigente que especifica que no pueden estar energizados
En los cables de la acometida en donde puede existir un sobrecalentamiento debido a que la carga no está adecuadamente balanceada.
Esta observación también es válida para el conjunto de las tecnologías que se encuentran al servicio del mantenimiento condicional, el análisis puede hacerse o elaborarse de dos formas diferentes: 1.- Por análisis absoluto evaluando la temperatura de superficie en relación al valor teórico Normal 2.- Por comparación con un valor inicial previamente registrado en condiciones de Funcionamiento normal. Alguna de las ventajas que se obtienen con el uso de la Termografía son las siguientes: o
Brinda seguridad a la persona que está haciendo las tomas
o
El operario de la cámara no hace contacto con la inspeccionar
o
Ahorra gastos
o
Facilita un diagnóstico de la falla
o
Reduce el tiempo para encontrar la falla.
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parte o pieza a
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2.4.2.
Tipos de Termografía
2.4.2.1.Termografía Cualitativa La Termografía cualitativa se basa en el análisis de la imagen térmica para revelar y localizar la existencia de anomalías y evaluarlas. Con la Termografía cualitativa se puede utilizar la imagen para encontrar y evaluar posibles problemas. Cuando se realizan análisis cualitativos se observa y analiza de manera rápida la imagen para detectar posibles problemas. Si hay algo sospechoso se analiza con mayor detalle.
2.4.2.2.Termografía Cuantitativa La Termografía cuantitativa utiliza la medida de temperatura como criterio para determinar la gravedad de un problema y así establecer la prioridad de su reparación. Cuando se localiza una anomalía nos gustaría saber cuál es su gravedad, normalmente no se tiene bastantes recursos para tratar de reparar todos los problemas que se encuentran si ese fuera el caso la Termografía cualitativa sería suficiente y la medida de temperatura no sería realmente necesaria. Este tipo de Termografía nos proporciona criterios de severidad para determinar la gravedad del problema, otros criterios incluyen carga, equipo, importancia en el proceso de producción, seguridad y factores ambientales como la velocidad del viento.
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En la Tabla 2-2, se muestra una comparación que existe entre la termografía cualitativa y cuantitativa. Tabla 2-2Comparación de técnicas cualitativa y cuantitativa [12].
TIPOS DE TERMOGRAFIA CUALITATIVA
CUANTITATIVA
Analiza patrones térmicos en la imagen
Clasifica le seriedad de una anomalía
Determina si hay alguna anomalía
Implica medida de temperatura
determina donde se encuentra
Se realiza compensación
Solo se basa en la temperatura aparente
No siempre es relevante
Normalmente se lleva a cabo primero
2.5. Operación de la cámara infrarroja La cámara infrarroja es un aparato capaz de percibir la radiación infrarroja que emiten los cuerpos, estas radiaciones son transformadas en imágenes luminosas para que el ojo humano pueda visualizarla. Todos los cuerpos tienden a emitir radiaciones, las cuales depende directamente de la temperatura en que se encuentra el cuerpo, es decir, si el cuerpo está caliente emitirá una radiación infrarroja mayor, mientras que si están fríos emitirán menor radiación. A través de una pantalla se visualizan las imágenes, las cuales generalmente son monocromáticas; ya que se usa un tipo de sensor que percibe la longitud de onda infrarroja. Se muestran las áreas menos calientes en negro y las más calientes en blanco esto va a depender de la cámara que se utilice. También existen otros tipos de cámara infrarrojas como son las utilizadas para calcular la temperatura. Estas cámaras procesan las imágenes para que se visualicen de diferentes colores. Sin embargo, los colores mostrados no representan la radiación infrarroja vista; estos son falsos colores, ya que la cámara E.S.I.M.E ZACATENCO
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asigna atendiendo al rango de intensidad de particular longitud de onda infrarroja. La cámara infrarroja tiene varias aplicaciones como es la cartografía, donde se visualiza las partes más frías de la imagen de color azul, las más calientes de color rojo y las intermedias de color naranja o amarillo. Otra aplicación; es que la persona puede ver en las tinieblas, debajo del suelo o a través de humo. Para ocultar cuerpos de esta cámara detectora de temperatura, se puede recubrir con ropa aislante térmica. Sin embargo, estos cuerpos pueden pasar por desapercibido solo por un pequeño intervalo, ya que la ropa poco a poco se va calentando hasta que la cámara lo detecte. Otra opción para evitar que la cámara detecte al cuerpo es usando papel de aluminio y mojar la ropa, para confundir las lecturas que presente la pantalla. Existen varios tipos de cámaras infrarrojas estás van a depender del tipo de detector infrarrojo que se incorpore: Detectores térmicos : Se basa en la utilización de termopar que aumenta la
temperatura al absorber la radiación emitida por el cuerpo, estos transductores convierten directamente la radiación infrarroja captada en una señal eléctrica, cuando la cámara incorpora este tipo de detector se suele denominar cámara piroeléctrica; para la generación de la señal de la cámara precisa realizar la interrupción del haz de infrarrojo de forma continua para la cual utiliza un disco obturador generalmente electromecánico. Detectores fotónicos : aunque el principio de funcionamiento es muy similar al
anterior pero en este caso los sensores convierten directamente la radiación térmica en señal eléctrica sin necesidad de emplear el obturador esto lo hace mucho más compacta que la anterior al no necesitar partes móviles Tanto los detectores fotónicos como los piroeléctricos trabajan a elevadas temperaturas por ello las cámaras incorporan sistemas de refrigeración autónomos que permiten mantener la temperatura del detector dentro de los límites razonables. Los sistemas de refrigeración de las cámaras E.S.I.M.E ZACATENCO
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modernas son
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básicamente dos: circuitos cerrados de refrigeración y termopares inversos en el primer caso dentro de las cámaras existen pequeñas instalaciones de ciclo frigorífico las cuales tienen el evaporador próximo a los detectores y el condensador próximo al disipador. En el segundo el efecto de termopar se consigue aplicando tensión a una junta bimetálica de forma que el detector queda próximo al lado frio de la junta y el disipador del lado caliente. Otro parámetro determinante en una cámara infrarroja es la longitud de onda de la radiación que es capaz de capturar, así se pueden distinguir dos tipos de cámara: Cámaras de onda larga: Este tipo de cámara puede capturar radiación térmica
con longitudes de onda comprendida entre 8 y 14µm. Tiene una gran cantidad de visión independientemente de la reflexión solar lo que las hace aptas para su utilización en exteriores pero su rango máximo de temperatura no suele alcanzar los 500 oC. Cámara de onda corta: Puede capturar longitudes de onda entre 2 y 5µm. alcanza
rangos de temperatura de hasta 1500 oC.pero requiere del empleo de filtros para su aplicación en exteriores. En cuanto a la forma de generar la imagen también existen diferencias constructivas que permiten distinguir dos tipos de cámara: a) Cámaras de un único detector infrarrojo: Para generar una imagen en la
cámara infrarroja basta con un único detector el cual mediante un sistema de barrido electromecánico puede producir todos los puntos necesarios para completarla, este sistema está basado en un espejo móvil accionado electrónicamente y este se denomina “scanning system”. b) Cámaras matriciales: Otra posibilidad para la generación de la imagen es
disponer de tantos detectores como puntos de resolución que presenta la imagen este sistema recibe el nombre de “focal plane array systems”.
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2.5.1.
Utilidades de la cámara para comprender mejor
la imagen El análisis de la imagen térmica implica a menudo el estudio de sus patrones, los patrones térmicos pueden ser a veces difíciles de ver por lo que el instrumento contiene varias utilidades que nos permiten ayudar a comprender mejor la imagen. Las utilidades más importantes para mejorar la compensación de la distribución térmica con la cámara son:
Ajuste térmico
Isoterma
Las paletas de color
Ajuste térmico: Significa ajustar la escala de colores sobre el cuerpo que se requiere analizar con el objetivo de optimizar el contraste del mismo. Para el ajuste térmico se utilizan los controles de Nivel y Campo de la cámara, hay que fijarlos de forma que todos los colores de la barra de color cubran esa parte de la imagen y solo esa parte, las zonas menos interesantes de la imagen pueden quedar fuera de la escala y por lo tanto se verán normalmente negras o blancas, en la Figura 2-16 podemos observar el ajuste térmico de color verde y también podemos visualizar en donde se localiza el nivel y el campo.
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Figura 2-16 Ajuste térmico
Isoterma: El isoterma sustituye algunos colores de la escala por otro de elevado contraste. El isoterma muestra un intervalo de igual temperatura aparente, los colores en la imagen no presentan temperaturas por sí mismos, el isoterma solo sustituye esos colores por otro color de elevado contraste y por tanto el isoterma tampoco representa temperatura, el isoterma se puede desplazar hacia arriba o hacia abajo en la escala puede ser ensanchada o estrechada según convenga. El contraste es el elemento clave, si miramos imágenes térmicas débiles hay que ayudar a los ojos a verlas. Podemos utilizar el isoterma para seguir el flujo de calor incluso para descubrir si existe, si el isoterma se extiende uniformemente por toda la superficie del cuerpo significa que no existe flujo de calor a través de la superficie del objeto. También se puede utilizar para determinar la localización exacta del punto más caliente, esta función nos mostrara donde puede haber una fuente de color por debajo de la superficie que estamos mirando; en la Figura 2-17 podemos observar en diferentes puntos como se presenta el isoterma. E.S.I.M.E ZACATENCO
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Figura 2-17 Isoterma en distintos puntos
Las paletas de color: La paleta de color de la imagen asigna diferentes colores para marcar niveles específicos de temperatura aparente, la paleta puede dar más o menos colores dependiendo de los que utilicemos. La imagen térmica puede presentarse con un máximo de aproximadamente 256 colores por ejemplo con negro en un extremo de la escala que se irá aclarando paulatinamente en cada uno de los 256 pasos hasta llegar a ser completamente blanco , esto significa que habrá muy poco contraste, con una imagen a color se obtendrá más libertad para utilizar colores lo que nos dará un contraste elevado para dar a la imagen un aspecto suave que no moleste cuando se mira , los colores deben estar correctamente combinados entre sí; en la Figura 2-18 podemos observar diferentes tipos de paletas que existen. E.S.I.M.E ZACATENCO
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Figura 2-18 Tipos de paleta
Selección de la paleta de colores Para elegir la paleta de colores se propone lo siguiente:
Utilizar paletas de elevado contraste sobre objetos de bajo contraste térmico
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Utilizar paletas de bajo contraste sobre objetos de elevado contraste térmico
2.5.2.
Control de la imagen térmica
Los nombres y la forma en que se utilizan los controles pueden ser diferentes pero los principios de utilización siempre son los mismos, se utiliza siempre la terminología más reciente como se indica en la Figura 2-19.
Figura 2-19 La imagen se controla seleccionando el rango de temperatura y fijando el nivel y el campo.
2.5.3.
Rango de temperatura
El rango de temperatura es el ajuste básico, muchos instrumentos tienen de 2 a 5 rangos de temperatura, el rango fija las temperaturas por debajo y por encima de las cuales no se puede medir, contra menos y más anchos sean los rangos más fácil será utilizar el instrumento .
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Los rangos de temperatura se pueden obtener de diferentes formas alguna mediante la combinación de diferentes métodos; la necesidad de disponer de diferentes rangos de temperatura es la misma que por que las cámaras fotográficas necesitan diferentes aperturas, se debe eliminar la cantidad de radiación que llega al detector si no este se saturara, se sobrecargara de energía. Se utiliza la apertura en los sistemas más antiguos y normalmente se controla con un diafragma mecánico o un botón. El segundo método es intercalando un filtro en la trayectoria de la radiación que limita la cantidad de radiación que llega al detector justo como si fuera unas gafas de sol. El tercer método es electrónico limitando la sensibilidad del detector. Si pretendemos aplicar todos los colores de nuestra paleta al rango entero de temperaturas de la cámara, solo algunos colores corresponderán con las temperaturas de nuestra imagen, así acabaremos teniendo una imagen muy poco verídica por ello se recomienda que fijemos un campo muy ancho y variar el nivel hasta que aparezca la imagen.
2.5.4. Nivel y campo Campo: Es la parte del rango de temperatura que estamos utilizando, otra forma de llamarlo es contraste térmico, podemos hacer el campo más ancho o más estrecho, muchos sistemas muestran 256 colores esto es por razones técnicas y también practicas el ojo humano es incapaz de diferenciar más colores en la misma imagen aunque las pantallas normalmente pueden mostrar más; en la figura 2-20 podemos observar claramente en donde se encuentra localizado el nivel y el campo..
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Figura 2-20 Nivel y Campo [8].
El Nivel: Es el punto medio del campo como lo estamos observando en este caso sería 15.59 oC, otra forma de entender el nivel es como el brillo térmico.
2.5.5.
Capturación de una imagen
La captura de una imagen se realiza congelando, almacenando o mediante las dos en orden consecutivo, para el informe la imagen debe ser primero congelada en la cámara para después ser transferida a un ordenador y generar en el fichero de informe para su posterior impresión.
2.5.5.1.“Las tres grandes reglas de una Capturación de una imagen” Existen tres reglas generales independientes de la cámara que estemos ocupando, tres cosas nunca se pueden modificar después de congelar o almacenar la imagen:
Rango de temperatura
Enfoque óptico
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Composición [Página 47 ]
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Rango de temperatura: Tenemos que fijar un rango de temperatura que incluya lo que pretendemos medir, es decir; un ejemplo no podemos esperar medir mili-volts si fijamos el rango en kilo-volts.
Enfoque óptico: Este es muy importante no solo porque una imagen mal enfocada dice poco, si no por que aparece muy poco, los reportes que se realizan después de la inspección es donde se da la impresión del trabajo que sea realizado, por eso la precisión de medida se ve afectada por nuestro enfoque, dicho en pocas palabras malas imágenes producen malas lecturas de temperatura.
Figura 2-21 Enfoque óptico
En la Figura 2-21. Podemos observar que en el termograma se capturó en diferentes enfoques ópticos, los cuales puede llegar a caer en una interpretación errónea en el reóstato.
Composición: La composición de la imagen se refiere a varias cosas, tiene que ver en primer lugar en la forma en cómo se presenta el objetivo en la imagen. No se tiene que poner muy lejos en una esquina, ni tampoco demasiado cerca de manera que no se corte parte de la información importante. El error más común en los principiantes es permanecer demasiado lejos del cuerpo. Lo más aconsejable E.S.I.M.E ZACATENCO
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es que se coloque más cerca, tomando en cuenta de que se debe mantener a una distancia donde se encuentre seguro. Muchas veces las imágenes en el campo de visión de la cámara, mas sin embargo no se aprovechan las posibilidades para realizar una toma con un buen enfoque, ya que la composición de una imagen no es solo una cuestión de ver el objeto. Si uno se coloca demasiado lejos del objeto no se podrá medir la temperatura adecuadamente; un ejemplo de esto se observar en la Figura 2-22 en donde se puede ver como se capturó la imagen muy cercas en la Figura (a) y muy lejos en la Figura (b).
(a)
( b)
2-22 Composición de una imagen
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2.5.5.2.Funciones y medida de la cámara La cámara contiene diferentes funciones de medida, así como variantes de algunas de ellas, las más importantes que se consideran son: Isoterma
Medidor puntual
Área
Variación lineal
Isoterma: Como habíamos mencionado anteriormente el isoterma sustituye los valores de la escala por otros de mayor contraste, normalmente muestra un intervalo de igual intensidad de radiación (temperatura aparente) con una cierta anchura, también resulta adecuado para analizar imágenes. El isoterma es adecuado para análisis durante el trabajo práctico porque puede mostrar distribuciones térmicas y como medir la temperatura en diferentes zonas de la imagen. Si se mide un punto, el isoterma nos mostrara todos los puntos que alcanza el mismo nivel de temperatura.
Medidor Puntual: Una cruz marca la posición del medidor puntual, algunas cámaras tienen un medidor puntual en la que el tamaño indica la zona en la que se mide. El medidor puntual también puede ser utilizado para localizar el punto más caliente en una zona , si situamos el medidor puntual en una zona caliente sin utilizar el isoterma como herramienta de ayuda es posible que no midamos realmente la temperatura más elevada. Es muy útil para informes porque muestra por sí mismo el punto donde se realiza la medida.
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Área: Esta función
da el valor máximo, mínimo o promedio
dentro de un
rectángulo o círculo, lo más práctico de esta función es que elimina la necesidad de un ajuste muy fino para determinar la temperatura más alta o más baja además muestra la temperatura pero no la posición del punto más caliente o más frío. Muchos termógrafos utilizan un área de tamaño pequeño mientras estudian la imagen para obtener lecturas de temperaturas rápidas.
Variación de temperatura: Esta función muestra la curva de temperatura sobre una línea trazada sobre la imagen, esta es muy adecuada para analizar distribuciones térmicas y es útil para los informes, sirve para comprender mejor lo que se está explicando si no es así es mejor evitarla por que ocupa mucho espacio en la imagen.
2.5.5.3.Detectores y pixel La imagen de la cámara representa la zona a la que se observa el campo de visión, la cual está compuesta de pixeles, es decir; es una abreviatura de elemento de imagen.
Figura 2-23 Detectores de pixel [12]. E.S.I.M.E ZACATENCO
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Cada pixel tiene un cierto tamaño en la imagen, llamada el IFOV, es decir campo instantáneo de visión, como se indica en la Figura 2-23; el IFOV es una medida angular que se expresa en miliradianes
o mrad. Algunas veces se
expresa como la relación entre la distancia y el tamaño del punto, en el plano focal de la matriz de la cámara, o FPA cada pixel es generado por el propio elemento del detector en el FPA. Así no es el tamaño físico del detector enel que reside la resolución geométrica o espacial en su lugar es la distancia entre el punto medio de cada detector lo que se conoce como pitch. No importa el tamaño del IFOV si el cuerpo del objeto es demasiado pequeño para generar una señal cuando la radiación incide sobre el detector, esto no es posible percibirlo como se muestra en la Figura 2.24.
Figura 2-24 Tamaño del cuerpo versus tamaño del pixel.
Los cuadros representan el elemento detector, el IFOV, en el cuadro de la derecha el cuerpo es demasiado pequeño para cubrir un elemento detector, pueda crear o no una señal diferente del elemento que tiene al lado esto depende de lo caliente que se encuentre comparado con su entorno, pero si crea una señal la información procede del mismo no será demasiado útil porque todo lo que se observa será un detector mostrando una temperatura diferente al elemento
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adyacente y no se podrá de interpretar como una imagen inteligible del objeto y por tanto la medida de temperatura del objeto será ciertamente imposible
2.5.6.
Calibración de una cámara infrarroja
Como muchos otros dispositivos de medida, la cámara necesita ser calibrada para medir correctamente la temperatura; la calidad de la medida no puede ser mayor que la de la calibración, por tanto una buena calibración es fundamental y es algo que compramos con el equipo y que más tarde utilizaremos. La calibración de la cámara se realiza en un laboratorio bajo condiciones ambientales controladas con un gran número de fuentes de referencia de cuerpo negro, las fuentes de referencia son simuladoras de un cuerpo negro con una emisividad muy elevada cercana a 1.0, las fuentes están certificadas según los estándares internacionales. Las fuentes de referencia de un cuerpo negro están distribuidas en un semicírculo, la cámara se fije en medio de una mesa rotatoria conectada a un sistema de control automático de la estación de calibración como se muestra en la Figura 225.
Figura 2-25 Mirando fuentes de referencias.
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La cámara se apunta a las fuentes de referencia una detrás de otra y cada fuente de referencia genera una señal en la cámara el valor de esta señal es registrado para cada temperatura.
Figura 2-26 Obtención de una curva de calibración [12].
En la Figura 2-26 muestra los puntos de nivel de señal y la lectura de temperatura son representados en un diagrama y ajustados a una curva, esta curva se carga en la memoria de la cámara y será utilizada para relacionar la radiación con la temperatura así como una potencia de radiación incide sobre el detector y causa la señal de un nivel especifico la curva será utilizada para convertir dicha señal a correspondiente temperatura.
2.5.7.
Comprobación de calibración
Una calibración sencilla se puede realizar sin fuentes de referencia de un cuerpo, sin embargo se debe tener cuidado de no confiar demasiado con los resultados, nunca pueden sustituir un servicio de mantenimiento regular del instrumento. E.S.I.M.E ZACATENCO
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La regularidad de la comprobación puede variar de cámara a cámara, además de consultar el departamento correspondiente para las recomendaciones específicas también se debe tener su propio sistema de control de calidad que especifica ciertos intervalos y no pueden volver a calibrar su cámara por sí mismo, si esta fuera de calibración debe ser enviada al servicio de reparación. Una compensación de calibración no puede garantizarse que la cámara está en buenas condiciones, pero si puede indicar si esta ciertamente mal. Debe disponer de una instalación adecuada y de un procesamiento para llevarlo a cabo satisfactoriamente por ello es recomendable utilizar un equipo específicamente seguro de que no ha habido ningún cambio entre los diferentes ensayos. Para que la compensación sea útil, se necesita
hacer una medida de
referencia cuando la calibración de la cámara es correcta. Esto permitirá tomar en cuenta errores sistemáticos tanto en el equipo como en el procesamiento de calibración, por eso es importante que se compruebe el equipo y procedimiento con una cámara cuya calibración se conozca que sea correcta, y posteriormente se utilice nuestro propio equipo para comprobar la cámara. Si un procedimiento de calibración no tiene la exactitud de la cámara es necesario que se mejorar el procedimiento.
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Capítulo 3 TÉCNICAS DE INSPECCIÓN EN UNA TERMOGRAFÍA INFRARROJA 3.1.
Parámetros de inspección
Un parámetro de inspección es una serie de mediciones que nos van a ayudar a localizar el origen de una falla.La cámara deinfrarrojos toma imágenes y nos mide la radiación infrarroja emitida por algún objeto. Ya que la radiación se considera una función de la temperatura la superficie del objeto, hace que la cámara calcule y visualice esa temperatura. Aunque la radiación que es medida por la cámara no depende únicamente de la temperatura del objeto, sino que es una función de la emisividad. La radiación que proviene tanto del objeto como de la radiación reflejada se ve influida por la absorción de la atmosfera. Para medir la temperatura con cierta precisión, es necesario que se compensen los efectos de diversas fuentes de radiación distintas para que la cámara realice automáticamente el proceso anterior requiere que se le proporcionen ciertos datos: La distancia entre el objeto y la cámara, la emisividad del objeto, la temperatura aparente reflejada, la humedad relativa y la temperatura de la atmosfera. La emisividad es uno de los parámetros más importantes que se debe ajustar correctamente, ya que, es una medida de la radiación emitida por algún cuerpo que es comparada con un cuerpo negro perfecto con la misma
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temperatura.La emisividad en los metales es baja pero en cuanto se aumenta la temperatura la emisividad tiende a aumentar.
3.1.1.
Distancia entre la cámara y el objeto
La distancia entre la cámara y el objeto es contemplada desde el lente frontal de la cámara hasta el objeto, esta distancia va con respecto al modelo de la cámara en este modelo su distancia máxima en la que se debe realizar la toma de la imagen es de 20m, ya que si se toma a mayor distancia esta toma obtendrá datos erróneos del equipo a inspeccionar. Este parámetro es útil para la compensación en el caso en que la radiación del objeto es absorbida por la atmosfera entre la cámara y el objeto, como la radiación de la atmosfera que es detectada por la cámara.
3.1.2.
Humedad relativa
Se debe establecer el valor apropiado de la humedad relativa, ya que la cámara realiza la compensación del índice de transmisión dependiente de la humedad relativa en la atmosfera, por lo que se considera que para distancias cortas y una humedad normal, se utiliza el valor de un 50% para la humedad relativa. La mayoría de las cámaras infrarrojas son de fácil manejo así como también cuentan con diferentes características que las hacen mejores, si hablamos de la marca y el modelo.
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La información que nos brindan estas cámaras es de mucha importancia, si hablamos económicamente en un largo plazo se observa que se pueden ahorrar grandes gastos. Los equipos o dispositivos que se emplean regularmente en algunas instalaciones eléctricas, no tienen el mismo tiempo de vida, esto se debe en gran parte a que están expuestos en medios en los cuales a veces los niveles de contaminación son excesivos, lo anterior va ocasionando en éstos un deterioro y por consecuencia va a haber alteraciones en las características que los distinguían, así como también, llevan de la mano la generación y provocación de fallas. Ante todo el termógrafo debe de estar bien informado de las características con las que cuenta su equipo de trabajo (que en este caso sería la cámara termográfica), de tener bien estudiadas las características de los equipos o dispositivos a los que se les realizará una inspección termográfica, debido a que estas mismas características pueden llevar a un mal diagnóstico. Y para que el termógrafo lleve a cabo correctamente esta inspección es necesario que tenga una planeación de sobre cómo es que va a ir analizando el lugar, esto se refiere a que las cámaras termográfica, para que estas hagan un buen enfoque del objeto deben de tener en cuenta que tienen una distancia mínima de enfoque, lo que significa que el termógrafo debe de estar por lo menos a la distancia mínima que indica la cámara y lo anterior viene siendo lo que es la distancia de trabajo. El termógrafo al momento de enfocar una imagen debe de buscar puntos de referencia sobre la superficie del objeto para establecer una mejor definición.
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Mediante mediciones cualitativas la mayoría de los usuarios de cámaras infrarrojas se basan para poder identificar ciertas fallas que se pueden presentar, recordando que en una medición cualitativa no se toma en cuenta la temperatura que es reflejada por el medio ambiente, ya que es considerada con un valor de 1, así como también no importa el área medida y la distancia del objeto, no olvidando así que como las mediciones cualitativas se basan en temperaturas aparentes, también la emisividad se considera 1, para que no haya alguna alteración en los rangos a ajustar. Para medir la emisividad de los cuerpos presentes en el lugar a inspeccionar, con anterioridad se tuvo que haber hecho una investigación con respecto del tipo de material con que está fabricado el objeto que se quiere analizar. Pero no se debe de descartar que entonces aquí si se van a tomar valores reales de temperatura; el termógrafo tiene que ir modificando el valor de la emisividad en la cámara infrarroja basándose en la investigación que fue hecha con anterioridad para conocer la emisividad del material.
3.2. Detección de los distintos puntos calientes en los equipos eléctricos Los puntos calientes son considerados uno de los problemas más comunes tanto en las instalaciones como en los equipos eléctricos. La detección de puntos calientes dentro de los equipos eléctricos se basa en la comparación de la temperatura a la que se encuentran con respecto a la que deben de estar en operación normal. En dado caso en el que se encuentre una anomalía (diferencia de temperaturas) estos puntos serán más evidentes.
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Los
puntos calientes deben ser registrados, valorados y evaluados
cuidadosamente, ya que pueden presentarse altas temperaturas en condiciones normales de operación por lo que se puede realizar un diagnóstico erróneo. Para que se puedan detectar los puntos calientes en conexiones de subestaciones o instalaciones eléctricas, los equipos de Termografía hacen la conversión de energía radiante, que se encuentra en la región de los infrarrojos a imágenes térmicas, en donde los niveles de temperatura se representan por una gama de colores. Los puntos calientes deben ser detectados, medidos y corregidos, ya que estos pueden ocasionar daños parciales o totales de instalaciones o equipos eléctricos, teniendo así una pérdida del servicio eléctrico. Se debe de tener presente que aunque ya se hayan corregido los puntos calientes, la eliminación de estos no es permanente, manteniéndose de forma latente su reaparición con respecto a las condiciones de operación. Cuando la detección de un punto caliente se percibe a simple vista, es porque hay una temperatura excesiva, teniéndose como consecuencia el deterioro de los elementos de la instalación. Algunos de los problemas que se pueden presentar en los equipos son los siguientes: Los factores principales que intervienen en la elevación de temperatura en los puntos de contacto son: 1.- Detección de conexiones eléctricas sueltas o con corrosión 2.- Detección de desequilibrios y sobrecargas eléctricas 3- Detección de conexiones eléctricas sueltas o con corrosión E.S.I.M.E ZACATENCO
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Cuando se presenta una resistencia elevada indica que posiblemente exista corrosión en las conexiones o que estas se encuentren flojas. Los llamados puntos calientes suelen aparecer en estas conexiones como las zonas más calientes. Si no se corrige este tipo de problemas como lo es un sobrecalentamiento a la larga se puede llegar a ocasionar problemas severos en el suministro eléctrico al usuario, esto aproximadamente tardaría en ocurrir en un cierto lapso de tiempo.
Figura 3-1 Detección de una conexión floja
En la Figura 3-1 se observa una conexión floja en el conductor que se encuentra en el centro ya que este presenta más temperatura que los demás.
Detección de desequilibrios y sobrecargas eléctricas Un pequeño desequilibrio de tensión puede deteriorar las conexiones
reduciendo con esto la tensión suministrada. Esto hace que los equipos requieran más corriente provocando con esto que salgan prematuramente de operación.
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Por otro lado un desequilibrio de tensión reduce todas las operaciones del suministro a una sola fase así mismo la corriente se dirigirá al conductor del neutro provocando que los equipos trabajen al máximo. En un desequilibrio se puede detectar:
Cargas desiguales
Calentamiento de los conductores
Cada fase este a diferente temperatura
Figura 3-2 Desequilibrio de conductores [16]
En la Figura 3-2 se observa un desequilibrio en el primer conductor de izquierda a derecha, este presenta una mayor temperatura a comparación de los demás. Una sobrecarga es causada en muchos casos por cables defectuosos o descargas eléctricas estas fallas fallas pueden poner en peligro peligro al usuario, este puede causar daño en los equipos, cuando la corriente de un alimentador excede el máximo de su capacidad las corrientes buscan otra ruta.
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Figura 3-3 Sobrecarga o mala conexión [17]
En la Figura 3-3 podemos observar una sobrecarga en el conductor central ya que este presenta más temperatura que los demás.
En un desequilibrio se puede detectar:
Los excesos hacen se calientan los conductores
Se calientan uniformemente
3.3. Técnicas de inspección termográfica Para realizar una muy buena inspección termográfica es necesario que el termógrafo (operador de la cámara termográfica) conozca muy bien la forma en cómo se opera la cámara, conociendo las características de funcionamiento de esta, para así hacer más simple el manejo al momento de hacer las lecturas con la cámara. Los siguientes consejos son de mucha importancia para poder llevar a cabo un excelente análisis en la toma de imágenes térmicas:
Primero que nada la persona que va a realizar una inspección inspección termográfica, deberá tener información básica sobre esta, para que tenga claro lo que está realizando.
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Tener presente la emisividad que disipan los equipos a inspeccionar o analizar, así como también la de los materiales que lo componen.
Tener a la mano cual es la sensibilidad térmica, la resolución espacial, la frecuencia de imagen, es decir; tener las características con las que cuentan la cámara infrarroja.
Así como también seleccionar la paleta de color que sea de gusto del operador (pero se recomienda utilizar utilizar para principiantes la Grayscale, y esto se debe a que a simple vista si se utiliza el otro tipo de paletas de color que serían el Rainbow e Ironbow, no se podría apreciar un cambio de temperatura, pues el ojo humano no lo percibiría a simple vista).
Una vez que ya se tiene organizada la información se procede a analizar las imágenes. La cámara trae consigo un software en el cual se visualiza foto por foto y al
mismo tiempo se puede ir observando las diferentes temperaturas que presento el equipo en el momento preciso de la toma. También cabe mencionar que existen otras técnicas más precisas, las cuales son:
Simulación temporal (promedio de imágenes) – suma espacial (promedio de píxeles).
3.4. Factores que intervienen en una inspección termográfica Cuando se quiere hacer una inspección termográfica, no siempre se llevara a cabo en las mismas circunstancias, circunstancias, pues eso va a depender del ambiente ambiente en el que se vaya a realizar.
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Los factores que afectan e intervienen en una inspección termográfica son los siguientes:
El viento: se debe tomar en cuenta el efecto que este presenta en el ambiente donde se lleva a cabo la medición, pues muchas de las veces al hacer la toma no salen los valores esperados, y es por esto que se debe de corregir los valores con el factor de corrección, esto dicho de otra manera es: la temperatura que se midió debe ser multiplicada por el factor de corrección, y así obtendremos la temperatura correcta, pues con esto se elimina el efecto refrigerante que presenta el viento sobre el equipo de prueba.
La lluvia y la nieve: lo que provocan estas condiciones, es que hacen un deterioro en las imágenes pues por muchas características que tengan las las cámaras termográficas, la radiación infrarroja que tiene la cámara no penetra la nieve ni las gotas de agua, pues lo que haría la cámara seria medir, no la temperatura del equipo de prueba, sino la temperatura que presentan tanto la nieve como la lluvia.
La distancia del objeto: siempre se debe de configurar bien la distancia a la que se quiera hacer o realizar la inspección, pues si ya se especificó esta distancia, y se hace a otra distancia, entonces lo que provocamos son unas ligeras diferencias de los valores y esto puede traer como consecuencia que medición de las temperaturas no sean las correspondientes con las que presenta realmente el equipo de prueba.
El tamaño del objeto: las características que presenta la cámara especificará cual es el rango mínimo en la que la cámara infrarroja pueda hacer una toma de temperatura correcta.
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3.5. Criterio de clasificación de fallos Lo primordial para evitar errores es conocer los conceptos básicos de lo que trata la transferencia de calor como son: convección, conducción y radiación vistas en el capítulo 2 y que factores son los que pueden provocar estos errores. La utilidad de criterios de clasificación de fallos nos ofrece una aproximación sistemática al establecimiento de prioridades de reparación, si clasificamos las anomalías que hemos encontrado seremos capaces de abordar primero las más graves. Los criterios deben ser acordes con los recursos de que dispone para corregir los problemas, deben generar una distribución razonable de anomalías entre las diferentes categorías que define. Antes de clasificar las anomalías, una corrección de la carga, viento, etc. Será necesaria una medida directa o indirecta. Un buen criterio de clasificación debe cumplir dos cuestiones:
Debe ser operativo, es decir que acción llevar a cabo cuando se cumple condiciones específicas.
Debe especificar bajo qué condiciones y para qué es válido.
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3.5.1.
Delta “T”
Una delta T es una medida de diferencia de temperatura entre la temperatura actual del componente estropeado y alguna temperatura de referencia. La medida delta T es utilizada para determinar cuánto se aleja la anomalía del valor normal, a esto le llamamos una medida cuantitativa y cualitativa. Se necesita establecer una referencia de lo que se considera como normal, algunas veces se utilizan especificaciones del fabricante o datos históricos. En los equipos eléctricos la referencia es a menudo el componente correspondiente de otra fase, suponiendo que la carga sea la misma. Se supone que el componente de referencia tiene la temperatura que la componente correspondiente de la otra fase suponiendo que la carga sea la misma, se supone que la componente de referencia tiene la temperatura que el componente estropeado deberíamos tener si estuviera en perfectas condiciones. Criterio de fallos de acuerdo a su gravedad de un problema
CLASE “0”-Sin anomalía; Ninguna acción CLASE “1”-Fallo de nivel bajo; Una anomalía que requiere un monitoreo pero que se reparara cuando sea conveniente.
CLASE “2”-Fallo de nivel medio; Reparación tan pronto sea posible
CLASE “3”-Fallo grave; Reparación inmediata
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3.6. Campos térmicos difíciles de interpretar En la termografía hay un gran número de cuestiones que pueden causar error en una
interpretación respecto a los termogramas y/o imágenes infrarrojas, los
factores que más intervienen son los siguientes:
Reflejos y fuentes puntuales
Diferencias de emisividad Es inevitable que no existan los reflejos, siempre habrá algo que se refleje
sobre el objeto que uno está observando, para conseguir una imagen más fácil de interpretar se debe realizar una toma donde la superficie irradie de forma uniforme sobre nuestro objeto si no es así entonces tener el reflejo de una fuente puntual, lo que normalmente llamamos un reflejo es más que un punto con radiación saliente muy diferente del área de alrededor lo cual vendría siendo un reflejo puntual. Este puede estar más caliente o más frio que el área que esta alrededor del objeto. Estos reflejos pueden ser muy molestos porque puede parecer una anomalía, además puede haber muchas y muy diferentes no solo el sol puede ser un factor o la única causa; los ángulos de entrada y salida de una flexión perpendicular son siempre iguales esto nos puede ayudar a localizar el reflejo de una fuente puntual y sobre todo a evitarlo.
Figura 3-4 Los ángulos de entrada y salida de una reflexión especular son exactamente iguales. E.S.I.M.E ZACATENCO
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Si la superficie es difusa será disperso y saldrá de la superficie no como un haz concentrado si no en todas direcciones a si el reflejo de la fuente puntual será mucho más débil.
Muchas fuentes reflejan mucho más en el infrarrojo que en el visible, esto supone que una superficie que aparece difusa en el espectro visual puede comportarse como un espejo en el infrarrojo, en la Figura 3-5 podemos observar este tipo de fenómeno.
Figura 3-5 Ejemplos de reflejos
Para evitar los reflejos puntuales se debe de tomar en cuenta lo siguiente:
No situarse directamente en frente del objeto, debemos evitarnos reflejarnos nosotros mismos.
Movernos alrededor si el punto caliente también se mueve se trata de un reflejo.
Utilizar que el ángulo de incidencia y el de salida son iguales con el objetivo de determinar la fuente de esa forma podemos evitarla.
Buscar partes del objeto con alta emisividad, estos muestran menos reflejos y una temperatura aparente más cercana a la real.
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La diferencia de emisividades se puede observar con un cambio brusco en la imagen térmica a un que no se modifique la temperatura real. Las zonas pintadas mostraran una temperatura más cercana a la real.
3.7. Experimentos realizados 3.7.1. Pruebas a una sección de cable. En este primer experimento se inyecto una hizo una corriente de 340 A, en un cable Cal. 2/0 THW Color Negro marca Condumex conectado a una sección de una varilla de cobre. La varilla de cobre esta soportado por un aislador epóxido clase 35 kV. El cable es conectado como el secundario en un arreglo con tres transformadores de corriente con una relación de 3000:5. El primario de los TC´s fue alimentado mediante un reóstato (220V, 30A), el cual se ajusta para producir una alta corriente en la varilla de cobre. La corriente del arreglo fue medida con un amperímetro de gancho. En la Figura 3.6 se muestra la imagen óptica del arreglo.
Figura 3.6.- Arreglo para calentar un conductor de 2/0 en serie con una varilla de cobre.
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Figura 3.7.- Muestra toma infrarroja para diferentes instantes después de haber energizado el arreglo.
Figura 3.8.- Muestra el procesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2 E.S.I.M.E ZACATENCO
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3.7.2.
Inspección termográfica del reóstato utilizado
en la pruebas.
El primario de los TC´s fue alimentado mediante un reóstato (220V, 30A), el cual se ajusta para producir una alta corriente en la varilla de cobre. Como se mencionó anteriormente, en la Figura 3.9 se observa el reóstato que se utilizó para hacer funcionar el experimento de la prueba a una sección de cable. En la Figura 3.10 se muestra el funcionamiento del reóstato al instante en el que se hacía circular una corriente de 340 Amperes al conductor Cal. 2/0 THW color Negro Condumex conectado a una sección de la varilla de cobre, lo que se está observando es que en una parte del reóstato se encuentra una parte más iluminada, esto se debe a que cuando Vamos aplicando cada vez más tensión esta se va iluminando más que ve poco iluminada esto se debe a que esta parte no existe mayor temperatura a comparación a la parte donde está muy iluminada, y la parte que brilla más o mejor dicho que está presentando mayor temperatura es la flecha o el cursor del reóstato. Mientras que en la Figura 3.11 se muestra cómo es que está siendo el pos procesamiento en el software QuickReport versión 1.2.
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Figura 3.9. Reóstato utilizado para la prueba a una sección del cable
Figura 3.10, Toma infrarroja del reóstato en el instante en el que se hacía circular una corriente de 340 Amperes por el conductor uno conectado a una sección de una varilla de cobre.
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Figura 3.11.- Postprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2.
3.7.3.
Inspección termográfica de bobinas de 13.8 kV
En la Bobina de motores de 13.8KV con sistema de graduación de campo eléctrico (ver Figura 3.12), en el recubrimiento semiconductor a la salida del estator los materiales disipan calor como efecto de la graduación del campo eléctrico.
Para poder reducir (atenuar) el campo eléctrico, se utiliza este recubrimiento semiconductor que conduce corriente y por lo tanto disipa calor por efecto joule.
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La parte del recubrimiento que presenta mayor campo eléctrico, es la que se
calienta,
esto
ocurre
en
las
cuatro
salidas
de
la
bobina
(por
eso se ve calor en los cuatro puntos), ver la Figura 3.13. Se puede ver si existe un problema si: 1.- Una de las cuatro partes está más caliente en comparación con las otras. 2.-Si existe calor en otro punto que no sea una de las 4 secciones del empalme. 3.-Si en la zona del empalme (cualquiera de las cuatro), hay puntos de mucho mayor temperatura, dentro de la zona que se calienta. Por lo que la temperatura en esas zonas debe de ser lo más uniforme posible. Hay veces que se nota un punto con mucha mayor temperatura, que pudiera ser un punto donde está dañado el empalme. La temperatura en estos cuatro puntos es mayor porque es donde el campo eléctrico se concentra. Por eso existe una mayor temperatura.
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Figura 3.12.- Bobina de motores de 13.8 kV
Figura 3.13.-Imágenes infrarrojas de recubrimientos semiconductores en una bobina de un motor de 13.8 kV.
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Figura 3.14.- Muestra el Postprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2.
3.7.4.
Inspección en la subestación de 23 kV de la
ESIME Zacatenco Se realizó una inspección en la subestación de 23 kV de la ESIME Zacatenco (Figura 3.15) en donde se observó que en el primer transformador en unos de sus fusibles se presentaba una mayor temperatura en comparación con los otros fusibles ver la figura 3.16.
Se descarta el hecho de que tenga influencia el medio ambiente en el que se encuentra la subestación, pero ya analizando en el software como se muestra en la figura 3.17 ya colocando la herramienta de medidor de punto en los tres fusibles, se tiene que el fusible que presenta mayor temperatura es el primer fusible. Por lo que se tiene que en el primer transformador existe una falla en uno E.S.I.M.E ZACATENCO
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de sus fusibles, esto se sabe debido a que si comparamos las temperaturas de los tres fusibles nos damos cuenta que la del primer fusible es más alta, y por lo tanto nos da un indicio de alguna posible falla en un periodo muy cercano.
Figura 3.15.-Subestación de 23 kV de la ESIME Zacatenco
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Figura 3.16.- Subestación de 23 kV de la ESIME Zacatenco en donde se muestra la parte infrarroja de la figura anterior.
Figura 3.17.- Posprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2. E.S.I.M.E ZACATENCO
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3.7.5.
Inspección en el transformador
Se inspeccionó el transformador que se encuentra dentro de los laboratorios Pesados II. Su funcionamiento parece ser adecuado ya que cumple con la distribución de calor típica, en donde la mayor temperatura debe de presentarse en la parte superior, mientras que en la parte inferior debe estar a menor la temperatura, como se observa en la Figura 3.18.
Figura 3.18.- Transformador ubicado en los laboratorios de pesados
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Figura 3.19.- Muestra una toma infrarroja del transformador del laboratorio de pesados ll.
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Figura 3.20.- Muestra el posprocesamiento de la figura anterior mediante el uso del Software QuickReport versión 1.2.
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3.7.6. Resultados obtenidos Descripción
Imagen Digital
Sobrecalentamiento de una varilla de cobr e Se generó un sobrecalentamiento, este se llevó a Cabo mediante las conexiones de tres transformador es de corriente (los cuales tienen una relación de transformación de 3000:5) en donde por el lado primario se conectó un reóstato (220V, 30ª) generando una corriente de 340 Amperes en una varilla de cobre.
Experimento: Sobrecalentamiento Ubicación: Laboratorio de Altas Tensiones
Termograma
Equipo: Arreglo de TP Punto de Medición: Barra de Cobre Tipo de Falla: 2 Observaciones: Incremento de la temperatura y de la corriente en la barra
Etiqueta
Valor
Sp1
36.6 °C
Sp2
28.0 °C
Sp3
25.9 °C
Descripción general de las categorías de fallas: 0: Sin anomalías Ninguna acción 1: Falla de nivel bajo Una anomalía que requiere un monitoreo pero que se reparara cuando sea conveniente. 2: Falla de nivel medio Reparación tan pronto sea posible. 3: Falla grave Reparación inmediata.
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Descripción
Imagen Digital
Sobrecalentamiento en l a flecha del r eóstato
Se inspecciono el reóstato en pleno funcionamiento para saber cómo se está comportando y se observó que se estaba generando un punto caliente en el equipo, pero esto no es indicio de que está funcionando incorrectamente debido a que mientras se le va aplicando más tensión el reóstato tendera a sobrecalentarse por lo cual esto es comportamiento normal lo que indica que no todo sobrecalentamiento
Termograma
significa un inicio de falla. Experimento: Sobrecalentamiento Ubicación: Laboratorio de Altas Tensiones Equipo: Reóstato Punto de Medición: Flecha o cursor Falla: 0 Observaciones: Buen funcionamiento Etiqueta
Valor
Sp1
26.6 °C
Sp2
36.8 °C
Sp3
24.0 °C
Descripción general de las categorías de fallas: 0: Sin anomalías Ninguna acción 1: Falla de nivel bajo Una anomalía que requiere un monitoreo pero que se reparara cuando sea conveniente. 2: Falla de nivel medio Reparación tan pronto sea posible. 3: Falla grave Reparación inmediata.
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I.P.N.
Descripción
Imagen Digital
Efecto corona Bobina de motores de 13.8KV con sistema de atenuación de campo eléctrico, en el recubrimiento semiconductor a la salida del estator los materiales disipan calor como efecto de la graduación del campo eléctrico. En la bobina que se observa en el termograma se presenta el calentamiento típico de los recubrimientos atenuadores. Sin embargo, en el acercamiento de una de las secciones muestra puntos de alta temperatura en la zona de graduación, lo cual indica que el recubrimiento puede haber
Termograma
sido aplicado de una manera no uniforme, lo que puede causar problemas con el tiempo.
. Experimento: Efecto Corona Ubicación: Jaula de Faraday Equipo: Bobina de motores Punto de Medición: En los cuatro puntos de aislamiento Falla:
2
Observaciones: Hay mayores temperaturas en los recubrimientos atenuadores Etiqueta
Valor
Sp1
25.1 °C
Sp2
26.2 °C
Sp3
26.1 °C
Sp4
26.3 °C
Descripción general de las categorías de fallas: 0: Sin anomalías Ninguna acción 1: Falla de nivel bajo Una anomalía que requiere un monitoreo pero que se reparara cuando sea conveniente. 2: Falla de nivel medio Reparación tan pronto sea posible. 3: Falla grave Reparación inmediata.
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I.P.N.
Descripción
Imagen Digital
Inspección en la Subestación Se observa que en la mordaza del primer fusible existe una sobrecalentamiento esto puede deberse a que hay un falso contacto por tal motivo se genera un calentamiento.. Experimento: Inspección la S.E Ubicación: Subestación Principal 23 KV Equipo: Subestación Punto de Medición: Fusibles Falla: 2 Observaciones: El primer fusible
Termograma
Presenta mayor temperatura
Etiqueta
Valor
Sp1
22.4 °C
Sp2
47.5 °C
Sp3
34.3 °C
Descripción general de las categorías de fallas: 0: Sin anomalías Ninguna acción 1: Falla de nivel bajo Una anomalía que requiere un monitoreo pero que se reparara cuando sea conveniente. 2: Falla de nivel medio Reparación tan pronto sea posible. 3: Falla grave Reparación inmediata.
E.S.I.M.E ZACATENCO
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I.P.N.
Descripción
Imagen Digital
Inspección en la Subestación Se observa que el transformador de 750 MVA funciona correctamente debido a que su temperatura mayor se está presentando en la parte superior, fenómeno típico de convección del calor, mientras que en la parte inferior muestra una menor temperatura en comparación con la superior. Este comportamiento es el que ayuda al enfriamiento del transformador.
Termograma Experimento: Inspeccionar el Transformador Ubicación: Laboratorio de pesados Equipo: Transformador Punto de Medición: Capacidad de enfriamiento Falla: 0 Observaciones: La temperatura que refleja el TR es de acuerdo a su funcionamiento
Etiqueta
Valor
Sp1
34.0 °C
Sp2
34.2 °C
Descripción general de las categorías de fallas: 0: Sin anomalías Ninguna acción 1: Falla de nivel bajo Una anomalía que requiere un monitoreo pero que se reparara cuando sea conveniente. 2: Falla de nivel medio Reparación tan pronto sea posible. 3: Falla grave Reparación inmediata.
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Capítulo 4 JUSTIFICACIÓN ECÓNOMICA 4.1. Factores que influyen en un análisis de costos en una Termografía El análisis de costos de una inspección termográfica depende principalmente de tres factores muy importantes estos son:
En base a la competencia (estudio de mercado)
En base al costo ( directos e indirectos )
En base a la demanda
a) En base a la competencia (estudio de mercado) Este principalmente consiste en el estudio del mercado, este a su vez se subdivide en 3 factores, estos son:
Infraestructura de la compañía
Preparación del personal
Equipo (tipo de cámara)
Infraestructura de la compañía: Esta consiste principalmente en las empresas que son reconocidas en el campo de la Termografía, las cuales son muy pocas y la más reconocidas son: o
Servicios Especializados de Ingeniería, S.A. de C.V.
o
Suministros y Servicios Eléctricos, S.A. de C.V.
o
Suministros y Servicios Electromecánicos, S.A. de C.V.
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La empresa que tiene más infraestructura por obvia razón es Flir System por ser la empresa dedicada a diseñar cámaras térmicas, y
son los más
desarrollados en la investigación acerca de la termografía infrarroja.
Preparación del personal: Son aquellas empresas que cuentan con un personal que tiene los conocimientos suficientes para llevar a cabo una inspección termográfica y tienen algún experiencia en el campo laboral. Aquí es muy importante resaltar que un personal mientras más preparado este, mejores resultados va a obtener con respecto a las anomalías que se presenten en los equipos, por lo cual los conocimientos son los que estaría vendiendo.
Equipo (tipo de cámara): Cada cámara se caracteriza porque unas son mejores que otras y las mejores siempre van a reflejar mejores resultados y van a tener un alcance mayor para inspeccionar, aquí incluye mucho el costo de cada cámara para poder evaluar el costo de una inspección ya que es la principal herramienta que se utiliza. b) En base al Costo: En esta parte se evalúa los costos directos e indirectos que se van a originar en una inspección, por ejemplo el transporte, equipo de seguridad, costos financieros etc. Más adelante definiremos con más a detalle estos aspectos . c) En base a la demanda: En este aspecto se refiere a cuantas empresas se dedican a realizar termografía mientras menos empresas puedan realizar este tipo de mantenimiento predictivo menor competencia existan por lo cual las pruebas serán más caras, en cambio sí hay muchas empresas con capacidad de realizar estas pruebas reducirá no existencia lo cual reducirá el precio de la inspección termográfica. E.S.I.M.E ZACATENCO
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4.2. Parámetros para los costos directos e indirectos Es muy importante fijar los costos directos e indirectos en un mantenimiento predictivo como lo es la termografía infrarroja, ya que de esta manera, en forma práctica se pueda determinar las variables que intervienen en un análisis de precios unitarios y globales de un presupuesto. Primero debemos analizar la forma recomendada para integrar los precios unitarios que sirven para fijar los montos de un contrato, los cuales están formados por:
Gastos directos necesarios para la ejecución del mantenimiento.
Gastos indirectos.
Utilidades.
La relación de estos tres parámetros implica lo siguiente: PRECIO UNITARIO = (COSTOS DIRECTOS + COSTOS INDIRECTOS) + UTILIDADES...................................ec.6
COSTOS DIRECTOS: Son aquellos gastos que van en función directa con la obra en este caso sería lo relacionado al mantenimiento, y se dividen entre los costos de materiales, equipos y los costos de mano de obra.
Por ejemplo los costos de: Materiales
Mano de obra
Herramienta menor
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Equipo de seguridad
Maquinaria y equipo
El costo por concepto de materiales se obtiene de la expresión ( Art. 162 del Reglamento de Obras Publicas )[13]:
M = Pm * cm………………………………………ec.7 Dónde:
M = Representa el costo por materiales Pm = Es el costo del material Cm = Representa el consumo de materiales por unidad de medida del concepto de trabajo.
a) Costos directos de los materiales: En esta parte vendría sientoel equipo de protección personal el cual consta de lo siguiente.
Concepto
Cantidad
Camisolas
5 pzas.
Cascos
5 pzas.
Guantes
5 pares
Lentes
1 pzas.
Calzado dieléctrico
3 pzas.
Detector de potencial
2 pzas.
Cámara térmica
1 pzas.
Herramienta
1 caja
La caja de herramientas incluye lo siguiente:
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Concepto
Cantidad
Desarmadores ( plano y de cruz)
6 pzas.
Llaves
1 juego
Dados
1 juego
Matraca
1 pzas.
Martillo
1 pzas.
Cúter
2 pzas.
Cinta de aislante
1 pzas.
Llaves allen
1 juego
El transporte también se incluye directamente en la inspección termográfica
Concepto
Cantidad
Automóvil
1
b) Costos directos de mano de obra: Consiste en los salarios de cada personal que interviene directamente en la ejecución del concepto de trabajo,incluyendo al primer mando entendiéndose como tal hasta la categoría de cabo o jefe de una cuadrilla de trabajadores. No se consideraran dentro de este el costo de las percepciones del personal administrativo, de control supervisión y vigilancia, que corresponden a los cargos indirectos ( Art. 159 del Reglamento de Obras Publicas )[13]. El costo de la mano de obra se obtiene de la siguiente expresión:
Mo = ………………………………….……….ec.8 E.S.I.M.E ZACATENCO
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Dónde:
Mo = Representa el costo por mano de obra Sr = Representa el salario real del personal que interviene directamente en la ejecución de cada concepto de trabajo, salvo las percepciones del personal técnico, administrativo, de control, supervisión y vigilancia que corresponden a los costos indirectos.
R = Representa la cantidad de trabajo que desarrolla el personal que interviene directamente en la ejecución del trabajo
c) Cargo directo por herramienta Este cargo corresponde al consumo por desgaste de herramienta de mano, utilizada en la ejecución del concepto de trabajo.Este cargo se calculará mediante la fórmula ( Art. 176 del Reglamento de Obras Publicas )[13]:
Hm = K1 * Mo…………………….……………….ec.9 Dónde:
Hm = Representa el costo por herramienta menor K1 = Representa un coeficiente cuya magnitud se fijara en función del tipo de trabajo y de la herramienta requerida para su ejecución.
Mo = Representa el costo unitario por concepto de mano de obra
d) Costo directo por equipo de seguridad Este costo corresponde al equipo necesario para la protección personal para ejecutar el trabajo. Este costo se calcula mediante la expresión ( Art. 178 del Reglamento de Obras Publicas )[13]:
Es = Ks * Mo………………..……………………ec.10 E.S.I.M.E ZACATENCO
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Dónde:
Es = Representa el costo por equipo de seguridad. Ks = Representa un coeficiente cuyo valor se fija en función del tipo de trabajo y del equipo requerido para la seguridad del trabajador.
Mo = Representa el costo unitario por concepto de mano de obra e) Cargo directo por el equipo ( cámara infrarroja ) Este costo es el que se deriva del uso de los equipos en este caso la cámara infrarroja ya que sin ella no podemos llevar a cabo la ejecución de trabajo, de acuerdo con lo estipulado en las normas de calidad y especificaciones generales y particulares que se determinen en las bases de licitación horario de la hora efectiva de trabajo, entre el rendimiento de dicho equipo en la misma unidad de tiempo. El costo por el equipo, se obtiene de la expresión ( Art. 163 del Reglamento de Obras Publicas )[13]:
ME = ……………………………….………..ec.11 Dónde: ME = Representa el costo de horario por la cámara. Phm = Representa el costo de horario directo por hora efectiva de trabajo de la cámara considerados como nuevos.
Rhm = Representa el rendimiento horario de la cámara, considerados como nuevos, dentro de su vida económica, en las condiciones específicas del trabajo a ejecutar, correspondientes al rendimiento de horas que va en función a la batería de la cámara
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COSTOS INDIRECTOS Son aquellos gastos que no se encuentran relacionados en forma directa con la obra. A su vez los gastos indirectos se clasifican en dos categorías, los gastos indirectos de obra y los de oficina.
Utilidades: Es la menor o mayor capacidad que tiene un bien económico para satisfacer las necesidades del consumidor, en este caso para una empresa chica se toma en cuenta de un 30% a un 50% de utilidades y en una empresa grande se toma de un 40% a un 80% de utilidades
4.3. Análisis de precios unitarios Los análisis de precios unitarios, se considerara como el importe de la remuneración o pago total que debe cubrirse al contratista por unidad de concepto terminado ejecutado conforme al proyecto, especificaciones que van de acuerdo a las normas de calidad. Los precios unitarios se integran con los costos directos e indirectos correspondientes al concepto de trabajo que se vaya a realizar, el costo por financiamiento, el cargo por la utilidad del personal y los cargos adicionales deben ir conforme a lo indicado en el capítulo sexto “análisis, calculo e integración de los precios unitarios” del Reglamento de la Ley de Obras Publicas y Servicios Relacionados con las Mismas. .
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1.- Cámara infrarroja Material
Cantidad
Cámara Flir
Unidad
1
Precio unitario
Pzas.
Costo total
$ 699,000.000
$ 699,000.000
Subtotal
$699,000.000
System mod elo SC640
2.- Caja de herramientas Material
Cantidad
Desarmadores
Unidad
Precio unitario
Costo total
6
Pzas.
$ 15.00
$ 90.00
Llaves mixtas
1
Juego
$ 95.00
$ 95.00
Juego de
1
Juego
$ 110.00
$ 110.00
Matraca
1
Pza.
$ 30.00
$30.00
Martillo
1
Pza.
$ 18.00
$18.00
Cúter
2
Pzas.
$ 5.00
$ 10.00
Cinta de
1
Pza.
$ 10.00
$ 10.00
1
Pza.
$ 25.00
$25.00
Subtotal
$ 388.00
plano y de cruz
dados
aislante Juego de Llaves allen
3.- Equipo de pro tección person al Material
Cantidad
Unidad
Precio unitario
Costo total
Camisolas
3
Pzas.
$ 40.00
$ 120.00
Casco
3
Pzas.
$ 60.00
$ 180.00
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 96 ]
I.P.N.
Gafas de
3
Pzas.
$ 15.00
$ 45.00
3
Pares.
$ 350.00
$1050.00
Guantes
3
Pares.
$ 23.00
$ 46.00
Detector de
2
Pzas.
$ 76.00
$152.00
Subtotal
$ 1593.00
seguridad Calzado dieléctrico
potencial
4.- Transpor te Material
Cantidad
Vehículo
1
Unidad
Precio unitario
Pza.
Costo total
$ 52 000.00
$ 52000.00
Subtotal
$ 52000.00
5.- Equipo y mobiliario Material
Cantidad
Unidad
Precio unitario
Costo total
Comp utadora
5
Pzas.
$ 17 850.00
$ 89250.00
Impresoras HP
2
Pzas.
$ 3 149.00
$ 6298.00
5
Pzas.
$ 7 800.00
$ 39000.00
LaserJet 1015 Gabinetes metálicos de 4 cajones Subtotal
6.-Honorarios Personal
Horas/sem.
Coordinador de
Salario / sem.
Salario /mes
60
$ 8 500.00
$ 34,000.00
56
$ 6 200.00
$ 24,800.00
servicios Personal E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 97 ]
$ 134548.00
I.P.N.
técnico Contador
40
$ 5 000.00
$ 20 000.00
Administrador
40
$ 5 000.00
$ 20 000.00
Capturitas
40
$ 4200.00
$ 16,800.00
Subtotal
$ 97600.00
7. Otros Material
Precio unitario
Cantidad
Hojas
$ 35.00
50
Pzas.
$ 1750.00
Tóner
$ 600.00
3
Pzas.
$ 18000.00
$ 25.00
50
Pzas.
$1250.00
$ 1.50
100
Pzas.
$ 150.00
$ 250.00
3
Pzas.
$ 750.00
$ 30.00
5
Pzas.
$150.00
Carpetas Plumas Memorias Perforadoras
Unidad
Subtotal
Costo total
$ 22050.00
Presupuesto global $699,000.000
1.- Cámara infrarroja 2.- Caja de herrami entas
$ 388.00
3.- Equip o de pro tección personal
$ 1593.00
4.- Transporte
$ 52000.00
5.- Equip o y mobi liario
$ 134548.00
6.-Honorarios
$ 97600.00
7.- Otros
$ 22050.00
Subtotal
$1,007,179.00
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 98 ]
I.P.N.
Subtotal
$1,007,179.00
Utilidades 33.3
$ 335390.00
% Total
E.S.I.M.E ZACATENCO
$1,342,569.00
[Página 99 ]
I.P.N.
4.4. Presupuesto de una inspección Termografía (Cotización)
DATOS DE LA EMPRESA LOGOTIPO FOR-03, 23-Oct-09, Rev. 01
PROPUESTA-TECNICO-ECONOMICA ( COTIZACION)
RAZON SOCIAL:_______________________________________________________ FOLIO:__________________ CALLE: ______________________________________________________________ FECHA:_________________ COLONIA: ___________________________________________________________ ASESOR:________________ CIUDAD: _____________________________________________________________ CREDITO: _______________ ESTADO: ___________________________________________________________ VIGENCIA: _______________ TELEFONO:
Estimado Ing. Presento a cont inuación nuestra pr opuesta referente al servi cio de Termografía infrarroja a inst alaciones y equipo eléctrico . El objetivo de este servi cio es v erificar las c orrecciones a las anomalías encontradas durante la Termografía previa al mantenimiento preventivo.
Ctd. U.M. Descripción Precio 1
Dscto.
Importe
Serv. Una hora de inspección Termogr áfica a instalacio nes y Equipos Eléctri cos $ 2,500.00 0.0%
$ 2, 500.00
Sub. Total: $2,500.00 15% de IVA: $ 375.00 Importe total: $ 2875.00 : AtentamenteNota: Documento elaborado por1.- Nuestro person al está capacitado para una inspección Termografía de nivel 1. 2.- Nuestra cámara cuenta co n certificado de calibración actualizado. 3.-Los servicios y descuentos indic ados solo aplican para la presente Propuesta-técnico-comercial 4.- En caso de cancelación del servicio por causas ajenas a la empresa, se ING. IVON YAÑEZ NIETO
realizara un cargo del 20% sob re las partid as cont ratadas.
INSPECCION TERMOGRAFICA A INSTALACIONES ELECTRICAS Y EQUIPO ELECTRICO MENORES A 34.5 KV
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 100 ]
I.P.N.
Capítulo 5 Conclusiones y Recomendaciones 5.1. Conclusiones Mediante este proyecto se concluye que el mantenimiento a evolucionando día con día conforme a los equipos eléctricos, es importante resaltar que gracias a esta evolución los equipos son cada vez más confiables y a su vez han mejorado en todos los aspectos. Algo muy importante que se observa en este trabajo es que con la ayuda de la Termografía infrarroja se puede implantar un plan de mantenimiento, el cual nos permite hacer un monitoreo continuo de los equipos eléctricos (aun que estén en pleno funcionamiento) para así poder obtener o tener como resultado beneficios, ya que se evitaran las fallas y anomalías inesperadas. Es muy importante aclarar que no todos los puntos calientes significan un inicio de falla ya que algunos elementos eléctricos al estar en funcionamiento incrementan su temperatura sin que esto represente una falla como en el caso del reóstato. También en este trabajo muestra una complejidad de la de Termografía en sí mismo y la necesidad de un análisis de la situación en la cual se desarrolla la medición, por lo menos si se trata de hacer una evaluación cuantitativa o cualitativa Aunque la Termografía se considera como una de las mejores técnicas en el mantenimiento predictivo de equipos eléctricos se debe de tomar muy en cuenta que se debe tener un amplio conocimiento de la cámara que se pretenda emplear, ya que si se tiene la carencia de estos conocimientos puede causar diagnósticos erróneos lo cual provoca un mal criterio de la solución propuesta ante el problema y por lo tanto una mala opinión por parte de la persona que lleva acabo la inspección. Con ayuda de los software que se utiliza en la Termografía se puede tener una mejor panorámica de las imágenes para poder dar un criterio más amplio es
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 101 ]
I.P.N.
decir, tener más argumentos para poder determinar si se presenta una anomalía o no. La inspección de termografía se puede emplear en cualquier equipo eléctrico ya sea de baja tensión o de alta tensión ya que la metodología es de alguna manera universal, solo se debe de contar con los elementos de equipos de protección personal necesarios para llevar a cabo la inspección.
5.2. Recomendaciones Como recomendación para trabajos futuros se sugiere analizar con más detalle algunos de los ejemplos analizados durante el desarrollo de este trabajo de tesis, concretamente es dos que serían: Terminales de cables de media tensión. Cuando las terminales de media tensión utilizan recubrimientos semiconductores para atenuar el campo eléctrico, estos recubrimientos disipan calor. Por un mal diseño o mala aplicación de estos recubrimientos, el calor puede llegar a ser excesivo dañando la terminal. Mediante inspección termográfica se pueden identificar problemas con el diseño de estas terminales. En recubrimientos semiconductores de bobinas de máquinas de media tensión: Los recubrimientos utilizados a en bobinas conformadas de media tensión generan calor el cual puede llegar a ser excesivo cuando el motor es operado por controladores de velocidad. Con la ayuda de inspección termográfica se puede trabajar en el diseño de mejores recubrimientos.
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 102 ]
I.P.N.
Referencias [1.]
J. P. HOLMAN, “Transferencia de calor”, Compañía Editorial Continental, S.A. DE C.V., México, año
[2.]
JOSE ANGEL MANRIQUEZ VALADEZ,”Transferencia de calor”, segunda edición, Alfaomega.
[3.]
DONAL Q. KERN, “Procesos de transferencia de calor”, vigésima nove na edición, Compañía Editorial Continental, S.A. DE C.V., México, 1997.
[4.]
KURT C: ROLLE Y VIRGGILIO GONZALEZ Y POZO, “Termodinámica”, sexta edición, Pearson, Prentice Hall,
[5.]
FLIR SYSTEMS, Manual del Usuario de la Cámara InfraCAM.
[6.]
TESTO AG, “Termografía Guía de Bolsillo”,
[7.]
FLUKE, “Guía de Aplicaciones de la Termografia en Mantenimiento Industrial”.
[8.]
SERVICIOS Y SUMINISTROS ELECTROMECANICOS, S.A. DE C.V. “Inspección Termográfica Realizada en la empresa IEM, antes del Mantenimiento a Subestación Principal en 115KV”
[9.]
ASISTENCIA, SERVICIOS Y SUMINISTROS ELECTRICOS, S.A. DE C.V. “Termografia Infrarroja a Instalaciones Eléctricas”, Empresa Servelec, Formato GVM-ESP-11, 22-Oct-08, Rev. 01
[10.]
COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD, “Pruebas a Equipos Eléctricos”, Primera edición, Febrero de 1996 en el Centro de Celaya.
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 103 ]
I.P.N.
[11.]
INTERNATIONAL ELECTRIC TESTING ASSOCIATION INC.-NETA MTS2005.
[12.]
FLIR SYSTEMS, “Manual del Curso de Termografia Infrarroja Nivel 1”.
[13.]
REGLAMENTO DE OBRAS PUBLICAS
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 104 ]
I.P.N.
Anexo A
SOFTWARE
QuickReport
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 105 ]
I.P.N.
A.1.
Manual del Software FLIR QuickReport
1.-Elementos de ventana 1.1.-Elementos de ficha de ventana a organizar
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 106 ]
I.P.N.
1.2.-Elementos de ventana Ficha analizar:
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 107 ]
I.P.N.
1.3.-Elementos de ventana: ficha Informe
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 108 ]
I.P.N.
1.4 Botones de barra de herramienta
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 109 ]
I.P.N.
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 110 ]
I.P.N.
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 111 ]
I.P.N.
Anexo B B .1.- VALORES DE EMISIVID DE DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES TABLAS DE EMISIVIDAD Los valores de emisividad de la siguiente tabla se han registrado mediante una cámara de onda corta (SW). Los valores sólo deben considerarse recomendaciones y deben emplearse con precaución. 1
2
3
4
5
6
Aceite de lubricación
Película de 0,025 mm
20
T
0,27
2
Aceite de lubricación
Película de 0,050 mm
20
T
0,46
2
Aceite de lubricación
Película de 0,0125 mm
20
T
0,72
2
Aceite de lubricación
Película sobre base de Ni: sólo base de Ni
20
T
0,05
2
Aceite de lubricación
Recubrimiento grueso
20
T
0,82
2
Acero inoxidable
Aleación: 8% Ni, 18% Cr
500
T
0,35
1
Acero inoxidable
Enrollado
700
T
0,45
1
Acero inoxidable
hoja en bruto ligeramente arañada
70
OC
0,30
9
Acero inoxidable
hoja en bruto ligeramente arañada
70
OL
0,28
9
Acero inoxidable
Hoja pulida
70
OC
0,18
9
Acero inoxidable
Hoja pulida
70
OL
0,14
9
Acero inoxidable
Limpiado con arena
700
T
0,70
1
Acero inoxidable
Tipo 18-8, pulido
20
T
0,16
2
Acero inoxidable
Tipo 18-8: oxidado a 800°C
60
T
0,85
2
Aglomerado
Sin tratar
20
OC
0,90
6
Agua
Cristales de hielo
-10
T
0.98
2
Agua
Destilada
20
T
0,96
2
agua
Hielo, muy cubierto de escarcha
0
T
0,98
1
Agua
Hielo, suave
-10
T
0,96
2
Agua
Hielo, suave
0
T
0,97
1
agua
nieve
T
0,8
1
Agua
Nieve
-10
T
0,85
2
Agua
Película de >0,1 mm de espesor
0-100
T
0,95-0,98
1
T
0,79-0,84
1
Alquitrán Alquitrán
Papel
20
T
0,91-0,93
1
Aluminio
Anodizado, gris claro, mate
70
OC
0,61
9
Aluminio
Anodizado, gris claro, mate
70
OL
0,97
9
Aluminio
Anodizado, negro, sin brillo
70
OC
0,67
9
Aluminio
Anodizado, negro, sin brillo
70
OL
0,95
9
Aluminio
Bastante oxidado
50-500
T
0,2-0,3
1
Aluminio
Con deposición al vacio
20
T
0,04
2
Aluminio
Desbastado
27
3 μm
0,28
3
Aluminio
Desbastado
27
10 μm
0,18
3
Aluminio
Fundido y muy limpio
70
OC
0,47
9
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 112 ]
I.P.N. Aluminio
Fundido y muy limpio
70
OL
0,46
9
Aluminio
Hoja (4 muestras con diferentes patrones de
70
OC
0,05-0,08
9
70
OL
0,03-0,06
9
estriado) Aluminio
Hoja (4 muestras con diferentes patrones de estriado)
Aluminio
Hoja anodizada
100
T
0,55
2
Aluminio
Hoja pulida
100
T
0,05
2
Aluminio
Hoja sin modificar
100
T
0,09
2
Aluminio
Lámina
27
3 μm
0,09
3
1
2
3
4
5
6
Aluminio
Lámina
27
10 μm
0,04
3
Aluminio
Muy meteorizado
17
OC
0,83-0,94
5
Aluminio
Plancha pulida
100
T
0,09
4
Aluminio
Plancha sumergida en HNO 3
100
T
0,05
4
Aluminio
Pulido
50-100
T
0,04-0,06
1
Aluminio
Superficie rugosa
20-50
T
0,06-0,07
1
Amianto
Baldosa
35
OC
0,94
7
Amianto
Papel
40-400
T
0,93-0,95
1
Amianto
Pizarra
20
T
0,96
1
Amianto
Placa
20
T
0,96
1
Amianto
Polvo
T
0,40-0,60
1
Amianto
Tela
T
0,78
1
Arcilla
Cocida
T
0,91
1
T
0,60
1
20
T
0,90
2
70
Arena Arena Arenisca
Pulido
19
OML
0,909
8
Arenisca
Rugoso
19
OML
0,935
8
Barniz
Liso
20
OC
0,93
6
Barniz
Sobre suelo de parquet de roble
70
OC
0,90
9
Barniz
Sobre suelo de parquet de roble
70
OL
0,90-0,93
9
T
0,3-0,4
1
Barro Bronce
Bronce fosforoso
70
OC
0,08
9
Bronce
Bronce fosforoso
70
OL
0,06
9
Bronce
Polvo
T
0,76-0,80
1
Bronce
Poroso, rugoso
50-150
T
0,55
1
Bronce
Pulido
50
T
0,1
1
20
T
0,60
1
Bronce al aluminio Carbón
Grafito, superficie limada
20
T
0,98
2
Carbón
Hollín
20
T
0,95
2
Carbón
Negro de humo
20-400
T
0,95-0,97
1
Carbón
Polvo de carbón vegetal
T
0,96
1
Carbón
Polvo de grafito
20
T
0,97
1
20
T
0,92
2
5
OML
0,974
8
17
OC
0,97
5
Cemento Cemento Cemento
Paso de tránsito Rugoso
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 113 ]
I.P.N. Cemento
Seco
36
OC
0,95
7
Cinc
Hoja
50
T
0,20
1
Cinc
Oxidado a 400°C
400
T
0,11
1
Cinc
Pulido
200-300
T
0,04-0,05
1
Cinc
Superficie oxidada
1000-1200
T
0,50-0,60
1
Cobre
Comercial, bruñido
20
T
0,07
1
Cobre
Decapado
27
T
0,07
4
Cobre
Electrolítico, cuidadosamente pulido
80
T
0,018
1
Cobre
Electrolítico, pulido
-34
T
0,006
4
Cobre
Fundido
1100-1300
T
0,13-0,15
1
Cobre
Muy oxidado
20
T
0,78
2
Cobre
Oxidado
50
T
0,6-0,7
1
Cobre
Oxidado, negro
27
T
0,78
4
Cobre
Oxidado hasta el negro
T
0,88
1
Cobre
Pulido
50-100
T
0,02
1
Cobre
Pulido
100
T
0,03
2
Cobre
Pulido, comercial
27
T
0,03
4
Cobre
Pulido mecánicamente
22
T
0,015
4
Cobre
Puro, superficie cuidadosamente preparada
22
T
0,008
4
1
2
3
4
5
6
Cromo
Pulido
50
T
0,10
1
Cromo
Pulido
500-1000
T
0,28-0,38
1
Cuero
Curtido
T
0,75-0,80
1
Dióxido de cobre
polvo
T
0,84
1
T
0,89
1
17
OC
0,86
5
Ebonita Escayola Escayola
Placa para tabicar sin tratar
20
OC
0,90
6
Escayola
Recubrimiento grueso
20
T
0,91
2
Escorias
Caldera
0-100
T
0,97-0,93
1
Escorias
Caldera
200-500
T
0,89-0,78
1
Escorias
Caldera
600-1200
T
0,76-0,70
1
Escorias
Caldera
1400-1800
T
0,69-0,67
1
20
T
0,9
1
Esmalte Esmalte
Laca
20
T
0,85-0,95
1
Esmeril
En bruto
80
T
0,85
1
Espuma de estireno
Aislamiento
37
OC
0,60
7
Estaño
Bruñido
20-50
T
0,04-0,06
1
Estaño
Hoja de hierro estañado
100
T
0,07-2
2
Estuco
Rugoso, barro
10-90
T
0,91
1
Goma
Dura
20
T
0,95
1
Goma
Suave, gris, rugosa
20
T
0,95
1
Granito
Pulido
20
OML
0,849
8
Granito
Rugoso
21
OML
0,849
8
Granito
Rugoso, 4 muestras distintas
70
OC
0,95-0,97
9
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 114 ]
I.P.N. Granito
Rugoso, 4 muestras distintas
Hidróxido de Aluminio
Polvo
70
OL
0,77-0,87
9
T
0,28
1
Hielo: véase Agua Hierro fundido
En bruto
900-1100
T
0,87-0,95
1
Hierro fundido
Fundido
50
T
0,81
1
Hierro fundido
Lingotes
1000
T
0,95
1
Hierro fundido
Líquido
1300
T
0,28
1
Hierro fundido
Mecanizado
800-1000
T
0,60-0,70
1
Hierro fundido
oxidado
38
T
0,63
4
Hierro fundido
oxidado
100
T
0,64
2
Hierro fundido
oxidado
260
T
0,66
4
Hierro fundido
oxidado
538
T
0,76
4
Hierro fundido
Oxidado a 600°C
2002-600
T
0,64-0,78
1
Hierro fundido
Pulido
38
T
0,21
4
Hierro fundido
Pulido
40
T
0,21
2
Hierro fundido
Pulido
200
T
0,21
1
Hierro galvanizado
Hoja
92
T
0,07
4
Hierro galvanizado
Hoja bruñida
30
T
0,23
1
Hierro galvanizado
Hoja oxidada
20
T
0,28
1
Hierro galvanizado
Muy oxidado
70
OC
0,64
9
Hierro galvanizado
Muy oxidado
70
OL
0,85
9
Hierro y acero
Brillante, atacado al ácido
150
T
0,16
1
Hierro y acero
Con herrumbre roja
20
T
0,69
1
Hierro y acero
Con mucha herrumbre
17
OC
0,96
5
Hierro y acero
Cubierto con herrumbre roja
20
T
0,61-0,85
1
Hierro y acero
Electrolítico
22
T
0,05
4
1
2
3
4
5
6
Hierro y acero
Electrolítico
100
T
0,05
4
Hierro y acero
Electrolítico
260
T
0,07
4
Hierro y acero
Electrolítico, cuidadosamente pulido
175-225
T
0,05-0,06
1
Hierro y acero
Enrollado en caliente
130
T
0,60
1
Hierro y acero
Enrollado en frío
70
OC
0,20
9
Hierro y acero
Enrollado en frío
70
OL
0,09
9
Hierro y acero
Enrollado recientemente
20
T
0,24
1
Hierro y acero
Forjado, bien pulido
40-250
T
0,28
1
Hierro y acero
Fuertemente oxidado
50
T
0,88
1
Hierro y acero
Fuertemente oxidado
500
T
0,98
1
Hierro y acero
Hoja con capa de óxido brillante
20
T
0,82
1
Hierro y acero
Hoja con herrumbre roja
20
T
0,69
2
Hierro y acero
Hoja con herrumbre roja
22
T
0,69
4
Hierro y acero
Hoja enrollada
50
T
0,56
1
Hierro y acero
Hoja para conexión a masa
950-1100
T
0,55-0,61
1
Hierro y acero
Hoja pulida
750-1050
T
0,52-0,56
1
Hierro y acero
Oxidado
100
T
0,74
1
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 115 ]
I.P.N. Hierro y acero
Oxidado
100
T
0,74
4
Hierro y acero
Oxidado
125-525
T
0,78-0,82
1
Hierro y acero
Oxidado
200
T
0,79
2
Hierro y acero
Oxidado
200-600
T
0,80
1
Hierro y acero
Oxidado
1227
T
0,89
4
Hierro y acero
Pulido
100
T
0,07
2
Hierro y acero
Pulido
400-1000
T
0,14-0,38
1
Hierro y acero
Rugoso, superficie plana
50
T
0,95-0,98
1
Hierro y acero
Tratado recientemente con esmeril
20
T
0,24
1
Hojalata
Hoja
24
T
0,064
4
Laca
3 colores pulverizados sobre aluminio
70
OC
0,50-0,53
9
Laca
3 colores pulverizados sobre aluminio
70
OL
0,92-0,94
9
Laca
Aluminio sobre superficie rugosa
20
T
0,4
1
Laca
Baquelita
80
T
0,83
1
Laca
Blanca
40-100
T
0,8-0,95
1
Laca
Blanca
100
T
0,92
2
Laca
Negra, brillante, pulverizada sobre hierro
20
T
0,87
1
Laca
Negra, mate
100
T
0,97
2
Laca
Negra, sin brillo
40-100
T
0,96-0,98
1
Laca
Termorresistente
100
T
0,92
1
Ladrillo
Alúmina
17
OC
0,68
5
Ladrillo
Arcilla refractaria
20
T
0,85
1
Ladrillo
Arcilla refractaria
1000
T
0,75
1
Ladrillo
Arcilla refractaria
1200
T
0,59
1
Ladrillo
Común
17
OC
0,86-0,81
5
Ladrillo
Gres muy silicioso, con brillo, rugoso
1100
T
0,85
1
Ladrillo
Gres muy silicioso, refractario
1000
T
0,66
1
Ladrillo
Gres muy silicioso, sin brillo, rugoso
1000
T
0,80
1
Ladrillo
hidrófugo
17
OC
0,87
5
Ladrillo
Ladrillo refractario
17
OC
0,68
5
Ladrillo
Mampostería
35
OC
0,94
7
1
2
3
4
5
6
Ladrillo
Mampostería emplastada
20
T
0,94
1
Ladrillo
Refractario, corindón
1000
T
0,46
1
Ladrillo
Refractario, fuertemente radiante
500-1000
T
0,8-0,9
1
Ladrillo
Refractario, magnesita
1000-1300
T
0,38
1
Ladrillo
Refractario, poco radiante
500-100
T
0,65-0,75
1
Ladrillo
Rojo, común
20
T
0,93
2
Ladrillo
Rojo, rugoso
20
T
0,88-0,93
1
Ladrillo
Sílice, 95% SiO2
1230
T
0,66
1
Ladrillo
Silimanita:33% SiO2, 64% Al 2O3
1500
T
0,29
1
Latón
Bastante pulido
100
T
0,03
2
Latón
Frotado con esmeril de grano 80
20
T
0,20
2
Latón
Hoja enrollada
20
T
0,06
1
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 116 ]
I.P.N. Latón
Hoja tratada con esmeril
20
T
0,2
1
Latón
Oxidado
70
OC
0,04-0,09
9
Latón
Oxidado
70
OL
0,03-0,07
9
Latón
Oxidado
100
T
0,61
2
Latón
Oxidado a 600°C
200-600
T
0,59-0,61
1
Latón
Pulido
200
T
0,22
1
Latón
Sin brillo, decolorado
20-350
T
0,22
1
Madera
17
OC
0,98
5
Madera
19
OML
0,962
8
Madera
Blanca, húmeda
20
T
0,7-0,8
1
Madera
Contrachapado, sin tratar
20
OC
0,83
6
Madera
Contrachapado, suave, seco
36
OC
0,82
7
Madera
Pino, 4 muestras distintas
70
OC
0,67-0,75
9
Madera
Pino, 4 muestras distintas
70
OL
0,81-0,89
9
Madera
Planchas
20
T
0,8-0,9
1
Madera
Roble en planchas
20
T
0,90
2
Madera
Roble en planchas
70
OC
0,77
9
Madera
Roble en planchas
70
OL
0,88
9
Madera
Suelo
T
0,5-0,7
1
Magnesio
22
T
0,07
4
Magnesio
260
T
0,13
4
Magnesio
538
T
0,18
4
20
T
0,07
2
Molibdeno
600-1000
T
0,08-0,13
1
Molibdeno
1500-2200
T
0,19-0,26
1
700-2500
T
0,1-0,3
1
17
OC
0,87
5
Magnesio
Pulido
Molibdeno
filamento
Mortero Mortero
Seco
36
OC
0,94
7
Nicromio
Alambre limpio
50
T
0,65
1
Nicromio
Alambre limpio
500-1000
T
0,71-0,79
1
Nicromio
Alambre oxidado
50-500
T
0,95-0,98
1
Nicromio
Enrollado
700
T
0,25
1
Nicromio
Limpiado con arena
700
T
0,70
1
Níquel
Alambre
200-100
T
0,1-0,2
1
Níquel
Comercialmente puro, pulido
100
T
0,045
1
Níquel
Comercialmente puro, pulido
200-400
T
0,07-0,09
1
Níquel
Electrochapado, pulido
20
T
0,05
2
Níquel
Electrochapado en hierro, pulido
22
T
0,045
4
5
6
Nieve: véase agua
1
2
3
4
Níquel
Electrochapado en hierro, sin pulir
20
T
0,11-0,40
1
Níquel
Electrochapado en hierro, sin pulir
22
T
0,11
4
Níquel
electrolítico
22
T
0,04
4
Níquel
electrolítico
38
T
0,06
4
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 117 ]
I.P.N. Níquel
electrolítico
260
T
0,07
4
Níquel
electrolítico
538
T
0,10
4
Níquel
Mate decapado
122
T
0,041
4
Níquel
Oxidado
200
T
0,37
2
Níquel
Oxidado
227
T
0,37
4
Níquel
Oxidado
1227
T
0,85
4
Níquel
Oxidado a 600°C
200-600
T
0,37-0,48
1
Níquel
Pulido
122
T
0,045
4
Oro
Bastante pulido
100
T
0,02
2
Oro
Pulido
130
T
0,018
1
Oro
Pulido, con cuidado
200-600
T
0,02-0,03
1
Óxido de aluminio
Polvo activado
t
0,46
1
Óxido de aluminio
Polvo puro (alúmina)
T
0,16
1
Óxido de cobre
Rojo, polvo
0,70
1
Óxido de níquel
500-650
T
0,52-0,59
1
Óxido de níquel
1000-1250
T
0,75-0,86
1
Papel
4 colores diferentes
70
OC
0,68-0,74
9
Papel
4 colores diferentes
70
OL
0,92-0,94
9
Papel
Aglomerante blanco
20
T
0,93
2
Papel
Amarillo
T
0,72
1
Papel
Azul oscuro
T
0,84
1
Papel
Blanca
20
T
0,7-0,9
1
Papel
Blanco, 3 brillos diferentes
70
OC
0,76-0,78
9
Papel
Blanco, 3 brillos diferentes
70
OL
0,88-0,90
9
Papel
Negra
T
0,90
1
Papel
Negra, sin brillo
T
0,94
1
Papel
Negra, sin brillo
70
OC
0,86
9
Papel
Negra, sin brillo
70
OL
0,89
9
Papel
Recubierto de laca negra
T
0,93
1
Papel
Rojo
T
0,76
1
Papel
Verde
T
0,85
1
Papel pintado
Dibujo suave, gris claro
20
OC
0,85
6
Papel pintado
Dibujo suave, rojo
20
OC
0,90
6
4
OML
0,967
8
Pavimento de asfalto Piel
Humana
32
T
0,98
2
Pintura
8 colores y calidades diferentes
70
OC
0,88-0,96
9
Pintura
8 colores y calidades diferentes
70
OL
0,92-0,94
9
Pintura
Al oleo, promedio de 16 colores
100
T
0,94
2
Pintura
Aluminio, distintas antigüedades
50-100
T
0,27-0,67
1
Pintura
Amarillo cadmio
T
0,28-0,33
1
Pintura
Azul cobalto
T
0,7-0,8
1
Pintura
Oleo
17
OC
0,87
5
Pintura
Oleo, gris
20
OC
0,97
6
Pintura
Oleo, gris brillante
20
OC
0,96
6
E.S.I.M.E ZACATENCO
[Página 118 ]
I.P.N. Pintura
Oleo, negra
20
OC
0,94
6
Pintura
Oleo, negra brillante
20
OC
0,92
6
Pintura
Oleo, varios colores
100
T
0,92-0,96
1
Pintura
Plástica, blanca
20
OC
0,84
6
Pintura
Plástica, negra
20
OC
0,95
6
Pintura
Verde cromo
T
0,65-0,70
1
5
6
1
2
3
4
Placa de fibra
Conglomerado
70
OC
0,75
9
Placa de fibra
Conglomerado
70
OL
0,88
9
Placa de fibra
Dura, sin tratar
20
OC
0,85
6
Placa de fibra
Porosa, sin tratar
20
OC
0,85
6
Placa de fibra
Tablero prensado
70
OC
0,77
9
Placa de fibra
Tablero prensado
70
OL
0,89
9
Plástico
Lámina de fibra de vidrio (placa de circuitos
70
OC
0,94
9
70
OL
0,91
9
impresos) Plástico
Lámina de fibra de vidrio (placa de circuitos impresos)
Plástico
Placa de aislamiento de poliuretano
70
OC
0,29
9
Plástico
Placa de aislamiento de poliuretano
70
OL
0,55
9
Plástico
PVC, suelo de plástico, sin brillo, estructurado
70
OC
0,94
9
Plástico
PVC, suelo de plástico, sin brillo, estructurado
70
OL
0,93
9
Plata
Pulido
100
T
0,03
2
Plata
Puro, pulido
200-600
T
0,02-0,03
1
Platino
17
T
0,016
4
Platino
22
T
0,03
4
Platino
100
T
0,05
4
Platino
260
T
0,06
4
Platino
538
T
0,10
4
Platino
1000-1500
T
0,14-0,18
1
Platino
1094
T
0,18
4
Platino
Alambre
50-200
T
0,06-0,07
1
Platino
Alambre
500-1000
T
0.10-0.16
1
Platino
Alambre
1400
T
0.18
1
Platino
Cinta
900-1100
T
0,12-0,17
1
Platino
Puro, pulido
200-600
T
0,05-0,10
1
Plomo
Brillante
250
T
0,08
1
Plomo
Oxidado, gris
20
T
0,28
1
Plomo
Oxidado, gris
22
T
0,28
4
Plomo
Oxidado a 200°C
200
T
0,63
1
Plomo
Sin oxidar, pulido
100
T
0,05
4
Plomo
T
0,093
4
Polvo de magnesio
T
0,86
1
T
0,93
1
T
0,70-0,75
1
T
0,92
1
Polvo de plomo rojo
100
Porcelana
Blanca, brillante
Porcelana
Vidriada
E.S.I.M.E ZACATENCO
20
[Página 119 ]