Introducción
En muchos componentes industriales, la generación y distribución del calor ofrece información sobre su buen desempeño o alguna anomalía en su funcionamiento, por lo que la temperatura es una variable o importante para el monitoreo y predicción del comportamiento e información del estado físico de estos activos con el fin de planificar en el mejor momento las labores de mantenimiento.
El mantenimiento predictivo es un procedimiento mediante el cual, a través del uso de herramientas y técnicas de análisis no destructivo, detecta anomalías en el funcionamiento y posibles defectos en los equipos y procesos, con el fin de reducir el tiempo de inactividad y los costos operativos al anticipar las fallas antes de que estas ocurran.
Entre las diversas herramientas y técnicas utilizadas en el mantenimiento predictivo, la termografía se ha convertido, a lo largo de los años, en un método eficiente y no invasivo para identificar problemas antes de que se conviertan en críticos a través del seguimiento de la distribución de las temperaturas. Este artículo profundiza en el papel de la termografía en la optimización del mantenimiento predictivo, destacando sus beneficios, aplicaciones y mejores prácticas para su implementación.
Comprendiendo el mantenimiento predictivo
El mantenimiento predictivo consiste en monitorear el estado de los equipos durante su operación regular para detectar posibles fallos y en consecuencia programar actividades de mantenimiento. Esta estrategia contrasta con los enfoques tradicionales de mantenimiento, como el mantenimiento correctivo, donde las reparaciones se realizan después de que ocurre una falla, y el mantenimiento preventivo, donde el mantenimiento se programa en intervalos regulares independientemente del estado del equipo.
El objetivo principal del mantenimiento predictivo es mejorar la fiabilidad y la eficiencia del equipo, minimizar el tiempo de inactividad inesperado y extender la vida útil de los equipos. Al considerar los datos y las tecnologías avanzadas, el mantenimiento predictivo permite a las organizaciones tomar decisiones informadas, optimizar la asignación de recursos y mejorar el rendimiento operativo general.
El análisis no destructivo a través de la termografía infrarroja
La termografía es un método de Ensayo No Destructivo; el cual, mediante el uso de la radiación infrarroja, se generan imágenes de la distribución de las temperaturas en la superficie de un objeto. A través de un análisis no destructivo, estas variaciones pueden indicar problemas o anomalías asociadas a sobrecalentamiento, problemas de aislamiento externo o refractario interno, fallos eléctricos, desgaste mecánico, entre otros. Las cámaras termográficas detectan la radiación electromagnética en el espectro infrarrojo emitida por los objetos y la convierten en imágenes visibles, permitiendo a los técnicos visualizar y analizar patrones de temperatura.
La termografía es una técnica significativa en el mantenimiento predictivo porque proporciona un medio de análisis no destructivo y no invasivo para evaluar el estado del equipo. Al identificar patrones de temperatura anormales, esta técnica ayuda a detectar problemas potenciales con anticipación, permitiendo una intervención oportuna y previniendo fallos costosos.
Beneficios de usar la termografía en el mantenimiento predictivo
Detección temprana de problemas
Una de las ventajas más significativas de la termografía es su capacidad para detectar problemas en una etapa temprana. Al identificar patrones de calor anormales a través de un análisis no destructivo, la termografía puede revelar problemas como mala fijación de conexiones eléctricas, fallas en los rodamientos, problemas en el aislamiento, mala distribución de la llama en el interior del hogar de un horno, taponamientos en tuberías, entre otros, mucho antes de que causen fallas o colapso en el funcionamiento del equipo. La detección anticipada permite al personal de mantenimiento abordar los problemas de manera proactiva, reduciendo el riesgo de tiempo de inactividad inesperado y reparaciones costosas.
Método no destructivo y no intrusivo
La termografía es un método de prueba no destructiva (NDT, por sus siglas en inglés) y una técnica de mantenimiento predictivo (PDM en sus siglas en Inglés), lo que significa que no daña ni altera el equipo que se inspecciona y un método de mantenimiento predictivo. Esta característica es de gran importancia en el mantenimiento predictivo, porque permite la monitorización continua y un análisis no destructivo sin interrumpir las operaciones normales. Además, las inspecciones termográficas se pueden realizar desde una distancia segura, reduciendo la necesidad de contacto directo con equipos peligrosos.
Inspecciones completas
Las cámaras termográficas pueden escanear rápidamente grandes áreas y múltiples componentes, proporcionando una visualización completa del estado del equipo. Este procedimiento es particularmente útil en entornos industriales complejos donde es esencial identificar problemas en varios sistemas y componentes. A través de un análisis no destructivo, la termografía permite a los equipos de mantenimiento priorizar las inspecciones y centrarse en las áreas que requieren atención inmediata.
Ahorro de costos
La implementación de la termografía en el mantenimiento predictivo puede llevar a un ahorro significativo de costos. Al detectar y abordar problemas de manera anticipada, las organizaciones pueden evitar costosos tiempos de inactividad no planificados, reducir la frecuencia de reparaciones mayores y extender la vida útil de los equipos críticos. Además, las inspecciones termográficas pueden optimizar los horarios de mantenimiento, asegurando que los recursos se asignen de manera eficiente y minimizando las actividades de mantenimiento innecesarias.
Termografía infrarroja para el mantenimiento.
Aplicaciones de la termografía en el mantenimiento predictivo
Sistemas eléctricos
Los sistemas eléctricos son propensos a diversos problemas, como conexiones mal fijadas, circuitos sobrecargados y daños en el aislamiento. Estos problemas generan un incremento en el calor, provocando fallos en los equipos y posibles riesgos de seguridad. La termografía es muy efectiva para identificar patrones de calor anormales en componentes eléctricos, incluso en desviaciones o cambios pequeños, lo que permite a los equipos de mantenimiento abordar los problemas antes de que se agraven. Las aplicaciones comunes incluyen la inspección de redes de transmisión, transformadores, interruptores automáticos, y paneles eléctricos.
Sistemas mecánicos
Los sistemas mecánicos, como motores, rodamientos y cajas de engranajes, también pueden beneficiarse y son un gran campo de aplicación de las inspecciones termográficas. La fricción excesiva, la desalineación y los problemas de lubricación pueden causar una generación de calor anormal, provocando fallos mecánicos. La termografía puede detectar estos patrones de calor, permitiendo a los equipos de mantenimiento realizar intervenciones específicas. Por ejemplo, las inspecciones termográficas de equipos rotativos pueden identificar puntos calientes que indican desgaste de los rodamientos o desalineación, permitiendo un mantenimiento oportuno.
Hornos de combustión
Los tubos en la zona radiante del hogar de combustión de un horno se recalientan ocasionando rupturas, lo que provocaría un incendio incontrolado y otros daños colaterales. Los daños en el material refractario y una alineación incorrecta de los quemadores también pueden provocar recalentamiento y rupturas en zonas específicas, lo que tendría como consecuencia tiempo de inactividad y riesgo para el personal que labora en sus cercanías.
Lo anterior demuestra la importancia del análisis no destructivo de la termografía para monitorear externamente las paredes del hogar para anticipar daños en el refractario interno, así como también hacerles seguimiento a los tubos en su interior para determinar si se está produciendo una coquización interna localizada o una mala distribución del calor de las llamas que acorte la vida de los tubos y puedan provocar rotura.
Por otro lado, la visualización a través de imágenes termográficas de los tubos del hogar y como resultado de un programa frecuente de inspecciones, ayudan a un mejor cálculo de la vida de los tubos en comparación a los instrumentos de monitoreo fijos (por ejemplo: termocuplas de contacto), ya que estos últimos solo miden en determinados puntos del hogar.
Mantenimiento de edificios e instalaciones
La termografía es valiosa para mantener la integridad de los edificios e instalaciones. Puede identificar deficiencias de aislamiento, infiltración de humedad y problemas estructurales que pueden comprometer el rendimiento y la seguridad del edificio. Al detectar variaciones de temperatura en paredes, techos y sistemas HVAC, la termografía infrarroja ayuda a los gestores de instalaciones a optimizar la eficiencia energética, prevenir daños estructurales y garantizar la comodidad de los ocupantes.
Monitoreo de procesos
En los procesos industriales, mantener condiciones operativas óptimas es fundamental para la eficiencia y la calidad del producto. Mediante la técnica de termografía se monitorea la temperatura de varios componentes del proceso, como calderas, intercambiadores de calor y tuberías, para asegurar que operen dentro de parámetros seguros y eficientes. Cualquier desviación de los patrones de temperatura normales puede indicar problemas potenciales que requieren atención inmediata.
Por otro lado, durante el seguimiento de los procesos mediante la termografía infrarroja pueden detectarse problemas durante la operación de las unidades de procesos, tales como la obstrucción en tuberías, fallas en la apertura o cierre de válvulas, desprendimiento de refractario interno en tuberías y recipientes a presión, entre otros. Una aplicación especial de la termografía es el monitoreo de líneas de tubería de gases combustibles para detección de fugas, para lo cual existen cámaras termográficas especiales para esta aplicación.
Mejores prácticas para implementar la termografía en el mantenimiento predictivo
Selección del equipo adecuado
Elegir el equipo termográfico apropiado es fundamental para inspecciones precisas y fiables. Los factores a considerar incluyen la resolución de la cámara, el rango de temperatura, campo de visión, el tipo de onda y la sensibilidad.
- Resolución: Las cámaras de mayor resolución proporcionan imágenes más detalladas, mientras que un rango de temperatura más amplio permite aplicaciones versátiles.
- Campo de visión (FOV): El campo de visión está determinado por el lente de la cámara, para el trabajo que se realiza de cerca, necesita un lente con un FOV de ángulo ancho (de 45° o superior). Para trabajos de larga distancia, necesita un teleobjetivo (de 12° o 6°)1.
- Tipo de onda o rango espectral: Las cámaras termográficas de onda corta sirven para inspeccionar los tubos en zonas radiantes de hornos a través de las llamas, onda medía para detección de fugas de gases combustibles y onda larga para superficies exteriores.
- Sensibilidad: La sensibilidad es esencial para detectar pequeñas variaciones de temperatura que pueden indicar problemas en etapa temprana.
Capacitación y certificación
La capacitación y certificación adecuadas son esenciales para el personal que realiza las inspecciones termográficas, esto con el objeto de demostrar la competencia del personal que realiza estas inspecciones y sus resultados confiables. Los técnicos deben estar familiarizados con la teoría infrarroja, el funcionamiento de la cámara, el área de aplicación y la interpretación de datos.
Los programas de certificación, como los ofrecidos por el Infrared Training Center (ITC), exclusivo para este método de ensayo, o la American Society for Nondestructive Testing (ASNT), aseguran que los técnicos tengan las habilidades y conocimientos necesarios para realizar inspecciones precisas y fiables.
Programas de inspección
Las inspecciones termográficas deben ejecutarse a través de un plan de inspección donde realizan las evaluaciones con la adecuada frecuencia para cada componente a inspeccionar. La frecuencia de las inspecciones depende de factores como la criticidad del equipo, las condiciones operativas y los datos históricos. Las inspecciones regulares ayudan a rastrear las tendencias de temperatura a lo largo del tiempo, permitiendo la detección temprana de problemas emergentes, estimación de la vida útil del componente y una planificación proactiva del mantenimiento.
Análisis de datos e informes
El análisis no destructivo eficaz de los datos y la elaboración de informes son cruciales para aprovechar los resultados de las inspecciones termográficas. Las herramientas de software avanzadas pueden ayudar a analizar los datos termográficos, identificar tendencias y generar información procesable.
Los informes completos deben incluir termogramas, datos de temperatura y recomendaciones para acciones correctivas. La elaboración de informes claros y concisos asegura que los equipos de mantenimiento y los responsables de la toma de decisiones tengan la información necesaria para tomar las acciones apropiadas.
Integración con otras tecnologías de mantenimiento predictivo
La integración de la termografía con otras tecnologías de mantenimiento predictivo, como: el análisis de vibraciones, las pruebas de ultrasonido y el análisis de aceite, ofrece una mayor información sobre el estado del equipo. La combinación de múltiples fuentes de datos mejora la precisión y la fiabilidad de los programas de mantenimiento predictivo, permitiendo una toma de decisiones más informada y estrategias de mantenimiento optimizadas.
Si la temperatura es notablemente diferente de las lecturas anteriores, las instalaciones pueden utilizar otras tecnologías de mantenimiento (vibración, análisis de circuitos de motores, ultrasonido en el aire y análisis de lubricantes) para investigar el origen del problema y determinar el siguiente curso de acción2.
Conclusión
La termografía es una técnica fundamental en el mantenimiento predictivo, a través de su uso se obtiene la detección temprana de problemas, inspecciones no destructivas, evaluaciones completas y un ahorro significativo de costos. La integración de las inspecciones termográficas en los programas de mantenimiento, las organizaciones pueden mejorar la fiabilidad del equipo, minimizar el tiempo de inactividad y mejorar la eficiencia operativa general. A medida que la tecnología avanza y los programas de capacitación se vuelven más accesibles, se espera que la adopción de la termografía en el mantenimiento predictivo crezca, impulsando la innovación y la excelencia en la gestión de activos.
Referencias
- TELEDINE FLIR. Especificaciones de la cámara térmica que debe conocer antes de comprarla; Consultado en fecha 01 de julio de 2024. https://www.flir.com.mx/discover/professional-tools/thermal-camera-specs-you-should-know-before-buying/
- FLUKE. Thermal imaging in preventive maintenance programs; Consultado en fecha 03 de julio de 2024. https://www.fluke.com/en-us/learn/blog/thermal-imaging/preventive-maintenance
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