Termografia - Monitoraggio dei processi e installazioni
Componenti solitamente ispezionati
- Isolamento refrattario
- Serbatoi e contenitori
- Sistemi a vapore/scaricatori di condensa
- Tubazioni e valvole
- Riscaldatori/fornaci
- Apparecchiature di produzione
- Settore della plastica (stampaggio)
- Cartiere (rulli, apparecchiature di maneggiamento, ecc.)
- Fonderie di metalli
- Caldaie e reattori
- Ricerca e sviluppo
Motivi tipici per punti caldi o deviazioni di temperatura
- Strutture danneggiate a causa di tubazioni usurate, ecc. Flusso di calore/gradienti di calore anomali
- Perdita di gas o vapore
Petrolchimico - Industria cartaria - Stampaggio a iniezione - Lavorazioni alimentari - Industria del vetro
Petrolchimico Il processo di raffinazione petrolchimica richiede molta energia e un monitoraggio termico estremamente attento per garantire la sicurezza e ottimizzare le caratteristiche termiche di ogni processo. L'analisi di tali processi termici mediante strumenti ad infrarossi in grado di rilevare misure di temperature anche molto elevate consente di diagnosticare in modo rapido e preciso eventuali problemi, evitando che le raffinerie possano incorrere in costi elevati dovuti a potenziali danni. Le raffinerie possono aumentare nettamente la produttività e la redditività utilizzando le termocamere ad infrarossi per controllare il livello dei serbatoi, diagnosticare lo stato delle pinne dei condensatori, sottoporre a manutenzione le fornaci, gestire le perdite dell'isolamento e eseguire interventi di manutenzione elettrica e meccanica.
Ispezione delle fornaci: le termocamere ad infrarossi semplificano l'ispezione delle tubature di riscaldamento nelle fornaci al fine di trovare possibili accumuli di carbon fossile. Questo fenomeno, noto anche come "coking", si può individuare facilmente con uno strumento ad infrarossi adatto per il rilevamento di temperature elevate, poiché le aree con accumulo di carbon fossile sono indicate come più calde rispetto ad altre aree sulla superficie delle tubature. Ciò dimostra che il carbon fossile impedisce al prodotto di assorbire in modo uniforme il calore della tubatura. Altri svantaggi del "coking" sono una maggiore probabilità di incendi nelle fornaci e una minore durata delle tubature. Il personale addetto alla manutenzione sarà più incentivato a eseguire scansioni regolari ad infrarossi per evitare problemi di "coking". Ispezione delle tubature dei condensatori: a volte, le tubature dei condensatori di una raffineria possono ostruirsi, il che peggiora sensibilmente il prodotto finale e influisce negativamente su tutto il funzionamento della raffineria. Le immagini ad infrarossi di queste tubature possono rivelare le parti ostruite, in modo che il personale addetto alla manutenzione possa risolvere il problema prima che causi gravi conseguenze.
Condotte a pressione ad alta temperatura: le condotte a pressione ad alta temperatura sono molto usate negli impianti petrolchimici. A volte si possono verificare perdite, con conseguenti incidenti, dopo un certo lasso di tempo a causa della corrosione dei materiali, rotture dovute a difetti di saldatura o sollecitazioni e deterioramento dei materiali. Per garantire il funzionamento sicuro delle tubature, occorre sapere se le loro pareti sono integre, per poi sostituire solo le tubature gravemente danneggiate. La termografia ad infrarossi non prevede contatto, è rapida, sicura e facilmente distribuibile, quindi è ideale per osservare le irregolarità dei flussi di calore dovute a difetti delle pareti nelle condotte a pressione ad alta temperatura.
Verifica della termocoppia: gli strumenti ad infrarossi sono ideali anche per verificare a distanza la misura della temperatura della termocoppia. Le termocoppie sono installate in vari punti di una fornace per rilevare temperature molto precise delle tubature, ma si verifica il "coking" intorno a una termocoppia, questa potrebbe staccarsi o fornire dati imprecisi. Una scansione ad infrarossi può impedire che ciò accada, in quanto consente di verificare rapidamente la precisione delle letture di una termocoppia per la temperatura delle tubature delle fornaci. Ciò garantisce l'ottima resa finale del prodotto.
Industria cartaria L'industria cartaria è un settore molto compeititvo in cui la riduzione dei costi operativi e l'aumento dei profitti sono aspetti fondamentali. Il processo di trasformazione della carta si basa sulla rimozione dell'acqua mediante drenaggio, presse meccaniche e applicazione del calore. Questo processo è composto da varie fasi che possono restituire un modello termico. Utilizzando strumenti ad infrarossi per monitorare queste fasi e per evitare guasti elettrici o meccanici mediante la tradizionale manutenzione predittiva con questi strumenti, si può ottenere un prodotto di qualità migliore e ridurre i costi evitando che si verifichino guasti.
Fase di essiccazione: la termografia ad infrarossi è un metodo ottimale per monitorare la fase di essiccazione, che è una delle più complesse nel processo di produzione della carta. La striscia fredda verso l'estremità finale del rotolo di carta è causata dal raffreddamento mediante evaporazione. Si avranno, pertanto, variazioni di umidità a causa di un'essiccazione non uniforme. Le modifiche apportate durante il processo di essiccazione per correggere questo problema si possono monitorare immediatamente in ogni fase della produzione.
Strisce di umidità sulla carta: vengono utilizzate docce ad alta pressione per mantenere puliti i tessuti delle sezioni pressate. A volte, lo schema del flusso delle docce viene trasferito alla carta. Questi schemi possono essere identificati mediante la termografia ad infrarossi. Ciò può causare problemi nella sezione dell'essiccatore, ad esempio l'arrugginimento dei rulli di ritorno e la conseguente usura prematura del tessuto dell'essiccatore. Inoltre, la carta con strisce umide può peggiorare la qualità e le prestazioni della carta stessa nella successiva fase di conversione e stampa. Le termocamere ad infrarossi possono svolgere, pertanto, un ruolo fondamentale per identificare ed eliminare questo tipo di problemi prima che si verifichino danni gravi.
Perdite di vapore: mediante l'ispezione ad infrarossi del macchinario si possono rilevare le perdite di vapore sulle bobine per l'impianto di ventilazione nella sezione dell'essiccatore. Queste perdite possono causare frequenti interruzioni del macchinario, a scapito della produzione. Mediante una sola scansione ad infrarossi, non solo di prevengono problemi futuri, ma si aumenta nettamente la produzione della cartiera.
Problemi elettrici: le cartiere, come qualsiasi altro impianto, possono avere tempi imprevisti di inattività causati da guasti a componenti elettrici come barre collettrici, giunzioni di linea, sezionatori, trasformatori, interruttori e pannelli di distribuzione. Questi guasti si possono rilevare facilmente e con grande anticipo mediante strumenti ad infrarossi, al fine di correggerli prima che la produzione venga interrotta.
Problemi meccanici: se si notano punti caldi anomali, è possibile eseguire l'ispezione regolare ad infrarossi su sistemi meccanici come bobine dei motori, cuscinetti a rulli e ingranaggi e pianificare gli interventi di manutenzione.
Stampaggio a iniezione L'industria della plastica è un settore perfetto per l'utilizzo di termocamere ad infrarossi, sia per monitorare il processo di produzione che per la tradizionale manutenzione predittiva. Il processo di lavorazione è di natura termica. L'immagine termica di una parte plastica così come si presenta nello stampaggio è utile per diagnosticare problemi di qualità e ridurre gli scarti, al fine di aumentare produttività e redditività. L'industria della plastica è un settore molto compeititvo a livello internazionale e le aziende che vi operano sono sempre alla ricerca di metodi per aumentare la redditività. Le termocamere ad infrarossi, se impiegate nel processo di produzione, consentono di raggiungere un livello di produttività molto più alto.
Matrici e cavità: il monitoraggio del profilo termico di matrici e cavità consente di prevenire i problemi nel corso della lavorazione. Un'immagine ad infrarossi di una matrice è utile per determinare se sta diventando troppo calda. Se esiste una grande differenza di temperatura tra le matrici, intorno ai 20° F, solitamente vuol dire che il sistema è instabile.
Linee di raffreddamento: un trasferimento errato di calore in punti e tempi sbagliati può portare a stampaggi incompleti, bruciature, svasature, parti incastrate, tagli, deterioramento dei materiali e loro eccessiva friabilità. Il cambio degli stampaggi a volte causa un collegamento errato delle linee di raffreddamento. Il confronto delle immagini termiche delle parti in plastica uscite dallo stampaggio è utile per determinare se le linee di raffreddamento sono collegate correttamente e trasferiscono la quantità giusta di calore.
Riscaldatori a fascia: la strozzatura di alimentazione non deve superare una temperatura specifica né ostruirsi. La temperatura dei riscaldatori a fascia vicini alla strozzatura di alimentazione si può controllare facilmente mediante una termocamera ad infrarossi.
Essiccatori: occorre controllare che la temperatura dei sistemi di essiccamento, utilizzati per rimuovere l'umidità dalle tramogge, sia corretta. L'analisi termica ad infrarossi è un metodo molto rapido per assicurarsi che il processo di essiccatura si svolga correttamente.
Componenti elettrici: le scansioni termiche dei motori elettrici e delle connessioni consentono di prevenire i guasti e di evitare tempi di inattività molto costosi.
Lavorazioni alimentari Il settore delle lavorazioni alimentari è uno dei più adatti per le applicazioni di termografia. I cibi precotti stanno diventando sempre più popolari tra i consumatori. Cereali, dolciumi e snack richiedono protocolli di cottura molto precisi. In queste e molte altre applicazioni nel settore alimentare, grandi quantità di cibo devono essere cotte con estrema precisione.
Standard di sicurezza, qualità ed economici
Gli ingegneri che operano nel settore della lavorazione alimentare devono affrontare costantemente le difficoltà imposte dagli standard di sicurezza, qualità dei prodotti ed economici. Gli standard di sicurezza prevedono che tutte le parti del prodotto alimentare siano mantenute al di sopra di una temperatura di soglia per un determinato periodo di tempo, al fine di eliminare batteri potenzialmente dannosi. Se, però, la temperatura sale troppo o il periodo di tempo è eccessivo, il prodotto potrebbe seccarsi e cuocersi troppo, il che non è accettabile per quel che riguarda la qualità. Gli standard economici di produzione obbligano a ottenere in tempi brevi i volumi desiderati e che i forni funzionino alla minor temperatura possibile per risparmiare sulle spese per i combustibili. L'aspetto economico quotidiano della produzione è messo a rischio dal fatto che una sola violazione delle norme di sicurezza potrebbe avere un impatto disastroso e conseguenze morali per l'intera azienda. Alo stesso modo, anche un piccolo errore nella qualità dei prodotti potrebbe rovinare anni di successi in un mercato così compeititvo.
Fattori che interessano le temperature dei prodotti
La termografia consente di ottenere prodotti di alta qualità in modo sicuro ed economico. Grazie alla termografia, è possibile monitorare costantemente le temperature del prodotto stesso. I sistemi di controllo all'avanguardia per forni e cinghie di trasporto sono molto utili, ma l'aspetto più importate è la temperatura dei prodotti. Le temperature dei prodotti possono variare sensibilmente per vari motivi:
- Temperatura del forno
- Velocità cinghia
- Volume dei prodotti
- Composizione dei prodotti
- Condizioni iniziali
- Separazione o posizionamento dei prodotti
Distribuzione delle temperature dei prodotti
Quando escono dal forno, i prodotti hanno solitamente una gamma o distribuzione delle temperature su superficie e volume. Questa distribuzione delle temperature è interessata dai vari fattori elencati in precedenza. Chi misura la "temperatura" (al singolare) di un prodotto con un termometro potrebbe rimanere sorpreso nel vedere le variazioni di temperatura evidenti in un'immagine termica. Questa equivale a una serie di migliaia di sonde termiche posizionate sulla superficie del prodotto, i cui dati sono trasformati in un'immagine. Una distribuzione delle temperature, invece di una singola temperatura del prodotto, è supportata da osservazioni comuni, come biscotti con i bordi bruciati e parti centrali semiliquide. Poiché gli standard di sicurezza, qualità dei prodotti ed economici riguardano tutte le parti del prodotto, è fondamentale misurare le temperature su tutto il prodotto.
Una volta misurate le distribuzioni delle temperature, è possibile gestire e ottimizzare la lavorazione. Se la distribuzione delle temperature è troppo ampia, potrebbe essere necessario ridurre la velocità cinghia per consentire a tutte le parti del prodotto di raggiungere la temperatura desiderata. Al contrario, se la distribuzione è troppo ridotta, potrebbe essere necessario aumentare la velocità cinghia, al fine di mantenere la sicurezza e la qualità del prodotto.
Punti di forza della termografia nelle applicazioni per le lavorazioni alimentari
La termografia, fondamentalmente, fornisce misure precise delle temperature superficiali. È una tecnologia ideale per misurare prodotti come patatine o bacon per via del loro profilo sottile. Le immagini calibrate che si ottengono dalle termocamere radiometriche ad infrarossi non richiedono ulteriori elaborazioni.
Per i prodotti con uno spessore maggiore, le temperature superficiali possono essere utilizzate come dati da inserire in un modello matematico che descriva le proprietà termiche del prodotto. Con un modello di questo tipo, è possibile estendere le proprietà termiche volumetriche e le analisi statistiche a molti altri prodotti. Con una potenza di postelaborazione sufficiente, queste misure possono essere effettuate in tempo reale.
Industria del vetro Il monitoraggio delle temperature su giunture critiche durante la produzione è un'attività cruciale per comprendere a pieno e controllare in modo efficace il processo di lavorazione dei vetri. Poiché il processo di lavorazione del vetro è di natura termica, la qualità del vetro lavorato dipende dalla capacità di ottenere letture precise della temperatura di vari elementi come stampaggio del vetro, gocce di vetro, nastro trasportatore in acciaio e fornace. Utilizzando strumenti ad infrarossi portatili per monitorare queste temperature e per evitare guasti elettrici o meccanici mediante la tradizionale manutenzione predittiva con questi strumenti, si può ottenere un prodotto di qualità migliore e ridurre i costi evitando che si verifichino guasti.
Temperatura delle gocce: il vetro viene trasportato dalla fornace allo stampaggio su una guida. Alla fine della guida, uno stantuffo spinge le sfere di vetro, dette gocce o "gob", negli scivoli che conducono alla macchina di stampaggio. È fondamentale monitorare la temperatura di queste gocce poiché determina il peso del vetro, la sua viscosità e la formazione del contenitore nello stampaggio. È possibile, pertanto, garantire la qualità del prodotto finale eseguendo un'ispezione ad infrarossi a distanza delle gocce di vetro quando lasciano lo scivolo.
Temperatura dei nastri: i contenitori di vetro vengono trasportati su un nastro trasportatore in acciaio dalla macchina di stampaggio al forno di ricottura a rulli. Per evitare che il nastro raffreddi in modo non uniforme il fondo dei contenitori, causando possibili rotture, il nastro viene riscaldato con getti di gas prima di raggiungere le macchine di imbottigliamento. Per i produttori è fondamentale misurare a intervalli regolari la temperatura del nastro per evitare rotture e garantire un ritorno abbastanza elevato per mantenere la redditività in un settore così compeititvo. Una termocamera ad infrarossi è ideala per questo tipo di applicazione.
Stampaggio del vetro: i produttori di contenitori di vetro devono poter monitorare attentamente la temperatura dello stampaggio poiché influisce sulla qualità dei contenitori. Se lo stampaggio non viene raffreddato in modo adeguato, il contenitore non manterrà la propria forma una volta uscito dallo stampaggio. Se, invece, questo è troppo freddo, il contenitore non verrà stampato correttamente. Di conseguenza, i produttori di contenitori possono trarre vantaggio dagli strumenti ad infrarossi per acquisire con una certa regolarità le temperature degli stampaggi, al fine di verificare che il raffreddamento abbia una temperatura adeguata.
Monitoraggio delle fornaci: per fondere in modo economico i materiali grezzi in vetro, occorre eseguire costantemente operazioni di supervisione e monitoraggio. A seconda delle dimensioni, le fornaci per vetro sono in gradi di produrre dalle 50 alle 600 tonnellate di vetro al giorno. Gran parte delle fornaci sono alimentate da gas naturale attraverso bocchette laterali. La temperatura di fusione è di circa 1200° C. Il vetro fuso fuoriesce dalla fornace attraverso appositi alimentatori e giunge nelle macchine di stampaggio collegate a ogni fornace. Lo stato e le condizioni di sicurezza della struttura isolante di tutta la fornace e dell'impianto di raffinazione sono estremamente importanti. Una termocamera ad infrarossi in grado di rilevare temperature elevate consente di eseguire molto facilmente controlli dello stato, al fine di ridurre al minimo eventuali rotture del vetro o guasti dell'impianto di isolamento. |