La Termografía y sus aplicaciones en la industria de petróleo y gas

Introducción

La termografía es un Método de Ensayo No Destructivo (END), empleada para determinar puntos de temperaturas a distancia; a través, de la detección o captación de la radiación infrarroja del espectro electromagnético.

Los sistemas y equipos termográficos realizan mediciones muy precisas de los valores de temperatura; sin necesidad de contacto físico con el objeto o equipo a estudiar, su principio se basa en el uso de la tecnología infrarroja, por lo que tienen la capacidad de medir la distribución térmica de un objeto a distancia o en movimiento, inclusive en el interior de hornos, reactores o reformadores. La Norma ASTM E1316¹, define la termografía como: “el proceso de mostrar la temperatura real (variaciones de temperatura o emisividad, o ambas) sobre la superficie de un objeto o un ambiente por medio de la medición de las variaciones de la radiación infrarroja”.

Mediante el empleo de este método se obtiene una imagen térmica llamada termograma; en la cual, se obtiene la distribución térmica de todos los componentes de un sistema; y establece la temperatura presente en cada punto de la superficie del objeto estacionario o en movimiento, de forma instantánea y a una distancia segura; lo cual, es de gran importancia cuando existen altas temperaturas, gases venenosos, corriente eléctrica, entre otras situaciones, que son de alto riesgo en el sitio donde se realiza la medición². Una de las ventajas más importantes de este método, es que permite realizar las inspecciones sin pérdida o reducción de la productividad porque se realizan durante el servicio operacional del sistema.

La termografía es uno de los métodos más utilizados por el inspector de equipos en las plantas en servicio, para verificar las condiciones existentes de cualquier activo, y evaluar a través de un análisis termográfico sus condiciones de operación; con el fin, de predecir su confiabilidad operacional.

Emisión-Reflexión -Trasmisión

Mediante el empleo de cámaras con sensores termográficos, se obtiene información sobre la temperatura exacta de un objeto. Esto sucede de la siguiente forma: las cámaras termográficas captan la radiación infrarroja del espectro electromagnético, convirtiendo la energía radiada en información de temperatura. La radiación infrarroja detectada por la cámara termográfica, la emiten los objetos presentes en el ángulo de visión de la misma; los cuales, tienen unas características específicas que pueden influenciar en varios grados la medición de la temperatura por infrarrojos.

La radiación registrada por una cámara termográfica se compone de radiación: Emitida(ɛ), Reflejada (ρ) y Trasmitida (τ), proveniente de los objetos presentes en el campo de visión de la cámara. En la figura 1, se muestra de forma general la representación esquemática gráfica del proceso mencionado³. La cámara lee la energía infrarroja aparente que llega y determina la energía infrarroja que sale, en función de los datos de distancia, humedad relativa y temperatura atmosférica, luego resta la energía infrarroja reflejada y de esta manera estima la energía infrarroja emitida en función de los datos de temperatura ambiente reflejada y emisividad superficial.

Figura 1. Radiación medida por cámara termográfica: Emisión(ɛ), Reflexión (ρ) y Trasmisión τ).

Las cámaras termográficas o termógrafos son sofisticados dispositivos tecnológicos que consiguen captar la temperatura exacta de los objetos o espacios mediante un sistema calorífico. Estos dispositivos registran la temperatura por radiaciones infrarrojas de manera continuada.

Aplicación de la termografía

La termografía en uno de los Ensayos No Destructivos (END) más utilizados con las plantas en servicio, y aplica en los casos siguientes:

• Inspección de la temperatura de la superficie de los tubos de los hornos para determinar zonas calientes o frías con respecto al resto de la longitud de los tubos; causado por taponamientos, falta de flujo u otra desviación pertinente de análisis.
• Determinación de la temperatura de la pared de los hornos para detectar zonas calientes; causado por desprendimiento del refractario interno.
• Detectar taponamientos en tuberías y obstrucciones en válvulas de compuerta, (figura 2), y nótese que solamente una está abierta y las otras tres están cerradas.

• Detectar inundaciones y zonas de vapor-líquido en el funcionamiento de una torre de fraccionamiento. Por ejemplo, el gasificador en una planta de coker y sus líneas principales.
• Detectar zonas calientes en las chimeneas de los hornos; por desprendimiento, agrietamiento o pérdida del espesor del refractario interno que lo protege.
• Detectar puntos calientes en tendidos de líneas eléctricas, fusileras, cajas eléctricas; causadas por elementos flojos, deterioros o daños y otros elementos pertinentes de análisis. En la figura 3, se observa la detección de problemas en los componentes eléctricos.

• Inspección del estado de motores y equipos de bombeo, a través de las imágenes térmicas se puede detectar motores recalentados, bombas sobrecargadas, rodamientos calientes o problemas de lubricación, detectar estos problemas puede ayudar a evitar que se produzcan otros daños más graves y de mayores costos para la reparación. En la figura 4, se muestra la termografía de un equipo rotativo: donde se muestra el comportamiento de temperaturas del elemento.

Conclusión

La implementación del método de termografía de infrarroja en los diferentes sectores empresariales, permite obtener mediciones rápidas, realizar evaluaciones no destructivas (y no invasivas), mediante un principio básico de control y estimación de cambios térmicos en una superficie, garantizando de esta forma la confiabilidad e integridad de los activos. Por esta razón, esta tecnología se presenta como una excelente alternativa para la realización de mantenimiento predictivo y preventivo.

Referencias

1. ASTM E1316. Standard Terminology for Nondestructive Examinations.
2. Curso de Termografía Nivel I, American Society for Non Destructive Testing (ASNT).
3. VERATTI, Attílio Bruno. Curso de Introducción y Aplicaciones de la Termografía Infrarroja.