Termografía en supervisión de procesos e instalaciones

Componentes que se suelen inspeccionar

• Aislamiento refractario
• Depósitos y recipientes
• Sistemas/colectores de vapor
• Tuberías y válvulas
• Calefactores/Hornos
• Equipos de fabricación
• Industria del plástico (Moldeo)
• Pulpa y papel (ruedas, equipo de manipulación, etc)
• Fundición de metal
• Calderas y reactores
• Investigación y desarrollo

Razones comunes de la existencia de puntos críticos o desviaciones de temperatura

• Estructuras dañadas debido a tuberías desgastadas, etc.
• Flujo de calor/gradientes de temperatura anormales
• Fuga de gas o de vapor

Industria petroquímica - Fabricación de papel - Moldeo por inyección de plásticos -
Procesamiento de alimentos - Fabricación de vidrio

Inspección de hornos: las cámaras de infrarrojos facilitan la inspección de los tubos calefactores de los hornos para detectar la formación de escamas de carbón. Este fenómeno, también conocido como "coquización" se puede revelar fácilmente con un equipo de infrarrojos para alta temperatura adecuado, ya que las áreas con formación de coque se muestran más calientes que otras áreas de la superficie del tubo. Esto muestra que el coque impide que el producto absorba el calor del tubo de manera uniforme. Otros inconvenientes de la coquización son mayores índices de encendido del horno y menor vida útil del tubo. Esto supone un incentivo mayor para que el personal de mantenimiento realice exploraciones por infrarrojos habituales como media de protección ante la coquización. Inspección del tubo del condensador: en ocasiones los tubos del condensador de una refinería se pueden obstruir, lo que puede reducir de forma importante el rendimiento y afectar negativamente al funcionamiento eficiente de la refinería. Las imágenes infrarrojas de estos tubos pueden revelar secciones obstruidas del tubo, sirviendo así de aviso al personal de mantenimiento antes de que puedan dar lugar a consecuencias más graves.

Conductos de presión a alta temperatura: las plantas petroquímicas hacen amplio uso de los conductos de presión a alta temperatura. En ocasiones, las fugas y los accidentes que provocan puede tener lugar tras un determinado periodo de tiempo debido a la corrosión de los soportes, los agrietamientos debidos a defectos o tensión de la soldadura, y el deterioro del material. Para garantizar el funcionamiento seguro de las tuberías, es necesario conocer la integridad de sus paredes, lo que permite reemplazar únicamente las tuberías con daños importantes. Dado que la termografía por infrarrojos no implica contacto, es rápida, no provoca daños y se puede utilizar fácilmente, constituye un instrumento idóneo para observar la discontinuidad en los patrones de flujo térmico debidos a defectos de las paredes en tuberías de presión a alta temperatura.

Validación de termopares: el equipo de infrarrojos también puede proporcionar un mecanismo sin contacto idóneo para validar las medidas de temperatura de un termopar. Los termopares se instalan en varios puntos de un horno con el fin de proporcionar temperaturas de tubo muy precisas; sin embargo, cuando se produce la coquización en torno al termopar, proporciona datos imprecisos o se separa. Una exploración por infrarrojos puede impedirlo gracias a una validación rápida de la precisión de la lectura de temperatura del tubo de un horno que proporciona un termopar. Esto garantiza un rendimiento adecuado del producto.

Fabricación de papel

Etapa de secado: la termografía por infrarrojos proporciona un excelente método para supervisar una de las etapas más difíciles del proceso de fabricación del papel, el secado. La veta fría hacia el extremo del cilindro de papel se debe al enfriamiento por evaporación. Esto se corresponde con variaciones de humedad resultado de un secado poco uniforme. Los cambios realizados en el proceso de secado para solucionar este problema se pueden supervisar de forma inmediata en todos los pasos de producción.

Vetas húmedas en el papel: para mantener el tejido de la sección de prensa limpio se utilizan duchas a alta presión. En ocasiones, el patrón del flujo de las duchas se transfiere a la red de papel; estos patrones se pueden identificar mediante la termografía por infrarrojos. Esta condición puede provocar problemas en la sección de secadora, como la oxidación de los cilindros de retorno, que conlleva el desgaste prematuro del tejido de la secadora. Además, el papel que contiene vetas húmedas puede afectar negativamente a la calidad y el rendimiento del papel en un proceso de conversión e impresión posterior. Así, las cámaras de infrarrojos pueden jugar un papel esencial en la identificación y eliminación de la causa de dichos patrones antes de que se produzcan daños importantes.

Fugas de vapor: las fugas de vapor en las bobinas del sistema de ventilación de cavidades de la sección de secadora se pueden identificar durante una inspección por infrarrojos de la máquina de papel. Estas fugas pueden provocar que la máquina sufra frecuentes roturas de papel, lo que afecta negativamente a la producción. Gracias a una única exploración por infrarrojos no sólo se evitan posibles problemas sino que la fábrica de papel gana miles de euros gracias al aumento de producción.

Sistemas eléctricos: las fábricas de papel, al igual que otras plantas, pueden sufrir tiempos de inactividad inesperados debidos a fallos de componentes eléctricos, como las barras colectoras, los enlaces de línea, los desconectadores, los transformadores, los disyuntores de circuito y los cuadros de distribución. Estos fallos se pueden identificar fácilmente con antelación mediante equipo de infrarrojos y se pueden corregir antes de que la producción se vea detenida por una avería.

Sistemas mecánicos: se puede llevar a cabo una inspección por infrarrojos con regularidad en los sistemas mecánicos como bobinados del motor, cojinetes de rodillos y cajas de cambios, y programar tareas de mantenimiento si se observan "puntos calientes" anómalos.

Moldeo por inyección de plásticos

Noyos y cavidades: la supervisión del perfil término de los noyos y las cavidades puede predecir problemas del proceso. Se puede utilizar una imagen infrarroja de un noyo para determinar si está funcionando con un exceso de temperatura. Una diferencia de temperatura considerable entre los noyos (por encima de 11 °C (20 °F) suele indicar que el sistema está inestable.

Líneas de enfriamiento: una transferencia inadecuada de calor en el lugar inadecuado y en el momento inadecuado puede provocar inyectadas cortas, deformaciones, ensanchamientos, piezas atascadas, cizallamiento, degradación del material y fragilidad. En ocasiones, el cambio de moldes provoca una conexión inadecuada de las líneas de enfriamiento. Se puede utilizar la comparación de las imágenes térmicas de las piezas plásticas a medida que salen del molde para determinar si las líneas de enfriamiento están correctamente conectadas y transfieren la cantidad adecuada de calor.

Bandas calefactoras: la boca de alimentación no puede superar una temperatura determinada ya que, de lo contrario, se producirá obstrucciones. La temperatura de las bandas calefactoras situadas cerca de la boca de alimentación se puede supervisar fácilmente con una cámara de infrarrojos.

Secadoras: los sistemas de secado, utilizados para eliminar la humedad de las tolvas, se deben supervisar para garantizar una temperatura correcta. El análisis térmico por infrarrojos es un método rápido para garantizar que el proceso de secado funciona correctamente.

Sistemas eléctricos: las exploraciones térmicas de conexiones y motores eléctricos pueden evitar fallos prematuros y costosos tiempos de inactividad.

Procesamiento de alimentos

Los contrapuestos límites de seguridad, calidad y economía
Los ingenieros de proceso se enfrentan constantemente a los límites contrapuestos que imponen la seguridad, la calidad del producto y la economía. La seguridad requiere que todos los componentes de un alimento se mantengan por encima de una temperatura de umbral durante un período específico de tiempo para matar las bacterias potencialmente peligrosas. Sin embargo, si la temperatura se eleva demasiado o el período de tiempo se prolonga más allá de lo debido, el producto queda seco y recocido, lo que origina una calidad inaceptable del producto. La economía en la producción indica que la línea debe moverse rápidamente para conseguir los volúmenes previstos y que el horno debe funcionar a una temperatura mínima para reducir el consumo de combustible. Las medidas de ahorro diarias en la producción se ven suavizadas por la constatación de que un único incumplimiento en temas de seguridad puede tener consecuencias económicas y morales desastrosas para toda la empresa. De la misma manera, un pequeño fallo en la calidad del producto puede dar al traste con años de logros en un mercado competitivo.

Factores que afectan a las temperaturas de los productos
La termografía proporciona la capacidad de medir de forma segura y económica para lograr un producto de alta calidad. Además, permite supervisar constantemente las temperaturas del propio producto. Los sofisticados controles del horno y la correa son de gran valor, pero los elementos básicos son las temperaturas del producto. Estas temperaturas pueden variar de forma importante debido a parámetros tales como:

• Temperatura del horno
• Velocidad de la correa
• Volumen de producto
• Composición del producto
• Condiciones de inicio
• Separación o ubicación del producto

Distribución de las temperaturas del producto
A medida que salen del horno, los productos suelen tener un rango o una distribución de temperaturas en su superficie y volumen. Esta distribución de temperaturas se ve afectada por los diversos factores ya indicados. Los que miden la "temperatura" (en singular) de un producto con un único termómetro pueden llevarse la sorpresa de comprobar las variaciones de temperatura evidentes en una imagen térmica. Una imagen térmica equivale a una matriz de miles de sondas de temperatura situadas sobre la superficie del producto con los datos resultantes organizados en forma de imagen. La distribución de las temperaturas, en lugar de una temperatura única del producto, se evidencia a través de observaciones comunes, como las galletas con bordes quemados y centros semilíquidos. Dado que las cuestiones sobre seguridad, calidad y economía afectan a todos los componentes del producto, resulta de gran valor poder medir las temperaturas por todo el producto.

Después de medir las distribuciones de temperatura, se puede gestionar y optimizar el proceso. Si la distribución de las temperaturas es demasiado ancha, quizá se pueda reducir ligeramente la velocidad de la correa para permitir que todos los componentes alcancen la temperatura deseada. Por el contrario, si la distribución es estrecha, se puede aumentar la velocidad de la correa sin llegar a perder la seguridad y la calidad del producto.

Ventajas de la termografía en las aplicaciones de procesamiento de alimentos
La tecnología de la termografía, en su forma más básica, proporciona medidas adecuadas de temperaturas en superficie. Esto se adecua perfectamente a la medida de productos como patatas fritas o bacon gracias a su fino perfil. Las imágenes calibradas de una cámara de infrarrojos radiométrica funcionan perfectamente sin necesidad de un procesamiento posterior.

En productos con grosores importantes, las temperaturas de la superficie se pueden utilizar como entrada en un modelo matemático que describe las propiedades térmicas del producto. Con un modelo de este tipo, las propiedades térmicas volumétricas y los análisis estadísticos se pueden ampliar a muchos otros productos. Con una potencia suficiente para las fases posteriores al procesamiento, estas medidas se pueden realizar en tiempo real.

Fabricación de vidrio

Temperatura de la gota: el vidrio se transporta desde el horno hasta el molde por un canal. Al final de este canal, un émbolo empuja el vidrio en bolas denominadas "gotas" hacia bandejas que conducen a la máquina de moldeo. Es de vital importancia supervisar la temperatura de las "gotas" ya que esto permite controlar el peso del vidrio, su viscosidad y la formación del contenedor en el molde. Así, la calidad del producto final se puede garantizar mediante una práctica inspección sin contacto por infrarrojos de las gotas a medida que salen del émbolo.

Temperatura del material fundido: los contenedores de vidrio se desplazan en una correa de transporte de acero desde la máquina de moldeo hasta el túnel de recocido. Para evitar que la correa enfríe la parte inferior de los contenedores de manera poco uniforme, lo que provocaría su rotura, la correa se calienta con llamas de gas antes de llegar a las máquinas de formación de botellas. Los fabricantes deben medir la temperatura del material fundido a intervalos regulares para evitar las roturas y para garantizar un rendimiento suficiente que les permita mantener la rentabilidad en un sector muy competitivo. La cámara de infrarrojos resulta idónea para esta aplicación.

Molde de vidrio: los fabricantes de contenedores de vidrio deben controlar atentamente la temperatura del molde de vidrio ya que afecta a la calidad de los contenedores. Si el molde no se enfría de manera adecuada, el contenedor no conservará su forma tras abandonar el molde; si el molde está demasiado frío, el contenedor no se moldeará correctamente. Así, los fabricantes de contenedores se pueden beneficiar del uso de equipo de infrarrojos para obtener las temperaturas del molde periódicamente, con el fin de confirmar que el enfriamiento se lleva a cabo a la temperatura adecuada.

Supervisión de hornos: la fusión de las materias primas en vidrio requiere una supervisión y un control constantes. Los hornos de vidrio pueden producir entre 50 y 600 toneladas de vidrio al día en función de su tamaño. La mayoría de los hornos se calientan con gas natural a través de orificios laterales y la temperatura del material fundido se sitúa en torno a 1.200 °C. El vidrio fundido sale del horno a través de los alimentadores a las máquinas de moldeo conectadas a cada horno. El estado y la seguridad de la estructura refractaria de horno y refinador son extremadamente importantes. Se puede utilizar fácilmente una cámara de infrarrojos para altas temperaturas con el fin de realizar comprobaciones que permitan reducir la posibilidad de roturas del vidrio o de fallos refractarios.