Inspecciones eléctricas – DELTA Solution Series Parte 3

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La inspección de sistemas eléctricos con cámaras de imágenes infrarrojas ha sido una parte vital para mantener en funcionamiento los sistemas de generación, transmisión y distribución de electricidad durante décadas. Los últimos avances en la tecnología de imágenes con drones han elevado esta aplicación a un nivel completamente nuevo y han aumentado su adopción. Veamos algunas de las cosas que hay que tener en cuenta al considerar cómo y por qué hacer inspecciones eléctricas con un dron.

Por qué utilizar cámaras térmicas

Tanto si se trata de inspeccionar subestaciones, patios de maniobras o líneas de transmisión y distribución, hay decenas, si no cientos de conexiones con fusibles, aisladores, empalmes, extremos muertos, y demás que necesitan una inspección rutinaria. La comprobación de desde un dron tiene dos ventajas principales: velocidad y seguridad. Las inspecciones con drones permiten a los equipos escanear rápidamente grandes áreas para encontrar problemas potenciales que necesitan ser investigados más a fondo, y mantienen de los equipos de energía.

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Figura 1. Las cámaras térmicas pueden añadir velocidad y seguridad a las inspecciones eléctricas con funciones térmicas

Cualitativo o cuantitativo: ¿qué camino tomar?

Como se ha comentado en ediciones anteriores de esta serie de soluciones DELTA, existen dos tipos básicos de inspecciones térmicas: cualitativas y cuantitativas. Una inspección cualitativa es aquella en la que el termógrafo busca anomalías térmicas, es decir, diferencias en la energía térmica que no deberían existir. Por ejemplo, si se inspeccionan líneas eléctricas trifásicas y el inspector sabe que las líneas están bajo una carga equilibrada, todas deberían tener un aspecto similar. Sin embargo, si una fase muestra una cantidad elevada de calor en un punto de conexión, esa conexión debe investigarse más a fondo para determinar la causa principal del calentamiento elevado. Este calentamiento podría deberse a una conexión suelta o corroída.

Las inspecciones cualitativas también pueden encontrar problemas al detectar una falta de calentamiento donde debería existir. Por ejemplo, si los tubos de refrigeración de un transformador lleno de aceite tienen una zona fría mientras que el resto se calienta de forma más o menos uniforme, esto podría significar un bajo nivel de aceite, o algo que impide que el aceite circule correctamente, como una obstrucción o una bomba en mal estado.

Estos dos ejemplos se consideran cualitativos porque no es necesario medir la temperatura para indicar un problema: la diferencia de calor es indicio suficiente de que existe una anomalía térmica que requiere una investigación más profunda.

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Figura 2. La compensación de la emisividad y el T (refl) puede ser un reto en las inspecciones eléctricas

Las inspecciones cuantitativas, por otro lado, requieren mediciones precisas de la temperatura, y las mediciones de la temperatura desde un dron son muy difíciles. A modo de recordatorio, repasemos los elementos de las inspecciones cuantitativas.

En primer lugar, recuerda que hay dos tipos diferentes de mediciones de temperatura: la temperatura aparente y la temperatura real. Las mediciones de temperatura por infrarrojos son valores que la cámara calcula en función de la cantidad de energía procedente de un objeto, su emisividad y la cantidad de energía que se refleja en el objeto. El inspector debe determinar la emisividad del objeto y la temperatura reflejada, de modo que la cámara pueda compensar con precisión estas variables y producir una medición exacta de la temperatura. Aunque existe la opinión generalizada entre los que se inician en la termografía de que obtener mediciones de temperatura precisas es tan fácil como apuntar y disparar, esto no es así.

Por otro lado, una temperatura aparente es aquella que no compensa la variable de la emisividad y la temperatura reflejada. Este es el valor que la mayoría de las cámaras térmicas para drones muestran por defecto. Informar de una temperatura aparente puede producir una lectura que esté dentro de la especificación de precisión de la cámara… o puede que no, ya que el operador no tiene forma de saberlo. Aun así, estos valores pueden ser reportados, solo necesitan ser anotados como temperaturas aparentes, no como temperaturas reales. En muchos casos, cuando se inspeccionan sistemas eléctricos energizados, la única opción viable es informar de las temperaturas aparentes.

Sin embargo, algunas empresas de servicios han desarrollado valores de emisividad estándar para utilizarlos en las inspecciones termográficas, así que comprueba si existe este nivel de estandarización en un programa determinado.

Hay que tener en cuenta que tanto las inspecciones cualitativas como las cuantitativas son formas válidas de termografía; ninguna es más legítima que la otra y ambas tienen valor. Existe un tópico en termografía llamado la regla 90/10, que significa que los inspectores pueden obtener a menudo el 90% de la información necesaria con el 10% del esfuerzo con una inspección cualitativa. Para ese 10% extra de información necesaria para un valor cuantitativo, se requerirá el 90% extra de tiempo y esfuerzo del operador. El hecho de que la obtención de una temperatura real merezca o no la pena el tiempo y el esfuerzo adicionales es una decisión que se deja en manos de cada termógrafo y de los objetivos de la inspección. 

Otras consideraciones: tamaño del punto de medición

Hay otra cosa que los termógrafos deben tener en cuenta al planificar y realizar inspecciones de equipos eléctricos aéreos. Cuando se trata de capturar temperaturas reales -más allá de la emisividad y la temperatura reflejada del componente-, es imprescindible tener en cuenta el tamaño del punto de medición de la cámara.

Por diversas razones, las cámaras de infrarrojos no pueden medir con precisión la energía detectada en un solo píxel. Esto se debe principalmente a la difusión óptica del objetivo. Si la energía de un solo píxel pasa a través de una lente, se difunde ligeramente de modo que incide en algunos píxeles adyacentes, lo que disminuye la intensidad aparente de esa radiación. Por ello, cualquier cámara de infrarrojos requiere, por su propia naturaleza, un número mínimo de píxeles en el objetivo para lograr una medición precisa de la temperatura. Este número puede variar entre los modelos de cámara, pero suele ser un área de cuatro por cuatro píxeles que se muestra en pantalla mediante un retículo circular.

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Figura 3. Inspecciones eléctricas con precisión desde una distancia segura

La mayoría de las cámaras térmicas para drones muestran una retícula en la pantalla, pero esta es solo un gráfico que resalta un único píxel y no indica si la cámara está lo suficientemente cerca del objeto de interés para llenar el número de píxeles necesario con la energía de ese objeto.

La otra cara de la moneda del tamaño del punto de medición, que no es más que una forma compleja de indicar si la cámara está lo suficientemente cerca del objeto de interés para capturar una medición fiable de la temperatura, es la distancia de aproximación segura. Esta varía de una empresa de servicios o de inspección a otra, y es lo más cerca que el operador puede acercarse a las líneas o equipos energizados. Asegúrate de averiguar cuál es la distancia de aproximación segura y respete esa restricción. Ten en cuenta estas restricciones a la hora de seleccionar una cámara térmica, ya que algunas cargas útiles térmicas, incluida la FLIR Vue® TZ20-R, ofrecen un zoom óptico de 5x y están mejor equipadas para proporcionar mediciones desde una distancia mayor. El zoom digital amplía una parte de la imagen, estirando los píxeles, y no pone más píxeles en un elemento específico de la escena.

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Figura 4. El zoom térmico proporciona conocimiento de la situación y claridad durante las inspecciones eléctricas

 

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