Las cámaras termográficas de FLIR muestran lo que esconden las llamas

Una amplia variedad de industrias dependen de los hornos y las calderas para los procesos de fabricación. No obstante, el equipamiento de hornos y calderas es propenso a presentar fallos en diferentes mecanismos. Entre ellos se incluyen el coque que penetra en las tuberías y obstruye el flujo del producto, la acumulación de escoria en el exterior de los tubos, los daños por clínker, el recalentamiento y el calentamiento inferior al deseado, el impacto de la llama en las tuberías por una alineación incorrecta del quemador y fugas de producto que se inflaman y provocan daños graves en el equipo.

Estos fallos provocan no solo problemas en la calidad, sino que también pueden interrumpir toda la línea de producción. Las cámaras termográficas de FLIR pueden detectar la mayoría de los problemas de estos equipos durante su funcionamiento y de forma temprana, de manera que se puedan evitar posteriores fallos. Así se puede planificar la interrupción del proceso y la sustitución de los componentes, reduciendo así los costes de mantenimiento y las pérdidas en la producción.

La compañía francesa Petroval fue una de las primeras en reconocer el potencial de la termografía para las inspecciones técnicas de instalaciones industriales. «Antes de que las cámaras termográficas saliesen al mercado, simplemente no había manera posible de encontrar fallos durante el funcionamiento», explica Jean-François Tournieux, jefe de proyectos en Petroval. «Mediante el uso de las cámaras termográficas de FLIR contamos con un método excepcional y no destructivo para detectar estos fallos (incluso durante el funcionamiento) y determinar de forma precisa a qué velocidad de producción es seguro continuar funcionando».

La empresa con sede en Normandía (Francia) es propiedad de TOTAL y Eurecat, y se fundó en 1990. Además de disponer de su sede central en Le Havre, Petroval también cuenta con una oficina en Houston (Tejas) desde 2003, y abrió una oficina en Singapur en el año 2011. Petroval ofrece sus servicios en más de 50 países de todo el mundo. De hecho, más del 80 % del trabajo se realiza fuera de Francia.

Con y sin refrigeración

Actualmente, Petroval utiliza tres cámaras termográficas de FLIR; una cuenta con detector refrigerado y las otras dos con detector no refrigerado. La cámara termográfica refrigerada es la FLIR Agema 550 con pantalla térmica y filtro de llamas. Esta cámara se utiliza principalmente para las inspecciones del interior de los hornos. Las dos cámaras termográficas no refrigeradas son la FLIR ThermaCAM P50F, que también cuenta con filtro de llamadas, y la FLIR P640, que se utiliza principalmente para la inspección de aislamiento desde el exterior.

Según los técnicos de Petroval, las tres cámaras resultan herramientas extraordinarias para su cometido. «La cámara FLIR Agema 550 es una herramienta muy precisa y sensible. La cámara FLIR ThermaCAM P50F no es tan sensible a las diferencias pequeñas de temperatura, pero gracias a que tiene un detector no refrigerado, no necesita mantenimiento y lleva menos tiempo ponerla en funcionamiento, ya que con una cámara refrigerada normalmente hay que arrancar el sistema de refrigeración aproximadamente cinco minutos antes de poder utilizarla. Y la tercera cámara, la FLIR P640, es la herramienta perfecta tanto para la inspección del aislamiento como para la detección de fallos en el equipo eléctrico».

FLIR P640: sin necesidad de mantenimiento y perfecta para el mantenimiento predictivo

La cámara termográfica FLIR P640 dispone de un detector microbolómetro sin refrigeración que proporciona imágenes térmicas de 640 x 480 píxeles. Este modelo de cámara cuenta con algunas funciones integradas muy útiles que hacen que sea ideal para el mantenimiento predictivo, como un puntero láser, la función de imagen en imagen y la función de fusión térmica de FLIR para combinar la imagen visual con la imagen térmica. «La cámara termográfica FLIR P640 es muy rápida y fácil de utilizar. Es estupenda; incluso a una distancia de cincuenta a cien metros, aún puede detectar pequeños puntos de calor que indicar fallos en el aislamiento».

FLIR GF309: tecnología de vanguardia

Tanto la cámara FLIR Agema 550 como la cámara FLIR ThermaCAM P50F son modelos «antiguos» que FLIR Systems no comercializa actualmente. Hoy en día, la cámara FLIR GF309 representa la tecnología de vanguardia que se utiliza para las inspecciones de hornos. Además, este nuevo modelo es una cámara termográfica de uso doble que no solo se puede utilizar para aplicaciones de hornos industriales de alta temperatura, sino también para inspecciones termográficas de componentes mecánicos o eléctricos. Esto es lo que hace que estas cámaras resulten ideales para supervisar todo tipo de hornos, calentadores y calderas, en particular en las industrias químicas, petroquímicas y de servicios.

La cámara FLIR Agema 550 cuenta con un detector refrigerado de matriz de plano focal (FPA) de siliciuro de platino (PtSi). El siliciuro de platino se ha descartado como material de detección porque los detectores de PtSi son menos sensibles que los detectores de antimoniuro de indio (InSb), parte central de la nueva cámara termográfica FLIR GF309. Esta elección también ha permitido a FLIR comercializar cámaras termográficas de doble uso con mejor rendimiento, dado que los detectores de InSb son más estables y más sensibles que los microbolómetros no refrigerados de PtSi o BB.

El detector de InSb de la cámara termográfica FLIR GF309 proporciona imágenes con una resolución de 320 x 240 píxeles. Tanto el detector como el filtro están refrigerados mediante un pequeño refrigerador de ciclo Stirling a temperaturas cercanas a las criogénicas para mejorar la sensibilidad cuantitativa. Se ha diseñado para soportar temperaturas superiores a los 300 °C, lo que permite mediciones de temperatura de hasta 1500 °C y una inspección visual de los componentes internos de hornos y calderas que, de lo contrario, oscurecerían las llamas, los gases de combustión y el polvo. La cámara proporciona imágenes de vídeo en tiempo real, aunque se pueden capturar los fotogramas de vídeo individuales como imágenes fijas. Las imágenes se puede visualizar mediante el visor de alta resolución y en una pantalla LCD a color de 4,3 pulgadas y 800 x 480 píxeles. Diseñada especialmente para ver a través de las llamas, la cámara GF309 también cuenta con una pantalla térmica extraíble diseñada para repeler el calor de la cámara y del operador, proporcionando una mayor protección.

Filtro de llamas

La cámara termográfica FLIR GF309 dispone de un filtro de llamas, un filtro de banda ancha espectral que solo permite pasar a través del detector la radiación térmica con una determinada longitud de onda. Las llamas emiten mucha más radiación térmica a determinadas longitudes de onda que a otras longitudes de onda y, en determinados puntos del espectro, una llama no emite prácticamente ninguna radiación térmica. Un filtro de llamas es un filtro de ancho de banda espectral que solo permite que pase la radiación térmica con esas longitudes de onda específicas. El filtro de llamas que incorpora el diseño de la cámara FLIR GF309 restringe la sensibilidad espectral a un intervalo de 3,8 μm a 4,05 μm.

Dado que se filtra todo el espectro con la excepción de esa parte específica, la cámara termográfica es ahora capaz de ver a través de las llamas y de realizar mediciones de temperatura directas a través incluso de llamas excepcionalmente calientes. Esto hace que las cámaras termográficas equipadas con este filtro resulten ideales para las inspecciones de altos hornos.

Reducción al mínimo del tiempo de inactividad

Las cámaras termográficas de FLIR son una maravillosa herramienta para el mantenimiento predictivo de instalaciones de altos hornos y calderas, según comenta Tournieux. «Si utiliza cámaras termográficas, puede conocer por adelantado cuáles son los puntos débiles. Si hay determinado tubos que presentan defectos, por ejemplo, puede comprar los tubos de repuesto por adelantado para minimizar el tiempo de inactividad».

Rápida detección de fallos con una cámara termográfica

Existe una multitud de fallos en los hornos que se pueden detectar con una cámara termográfica, explica Tournieux. «Puede ver si el material refractario está dañado, si las llamas tienen la forma adecuada y, en ocasiones, puede ver los depósitos de polvo en los tubos, que son la causa de una transferencia de calor poco eficaz y normalmente reducen la temperatura del producto. Los bloques refractarios se pueden caer causando daños en los quemadores y quemaduras en los tubos. Además, puede ver los quemadores que no encienden, o los quemadores que causan impacto por llamas en los tubos. Aunque también se pueden buscar signos de oxidación. La presencia de oxidación no es buena, ya que finalmente se desprenderá dejando expuesto un punto débil. Las mediciones de temperatura realizadas con cámaras termográficas de FLIR ayudan a garantizar el correcto funcionamiento de todo el proceso».

«Además, las mediciones de temperatura revelan el coque que tiene lugar dentro de los tubos, normalmente debido a una excesiva temperatura, y las ubicaciones en las que hay restricciones en los tubos o completas obturaciones», continúa Tournieux. «En algunos casos, este sobrecalentamiento pueden provocar temperaturas que se superen los valores del diseño de la tubería metálica, cosa que, unida a la presión existente en el interior de una tubería taponada, puede originar una ruptura y provocar una fuga. Esto aparecerá en la pantalla de imagen de la cámara junto con las temperaturas reales de las superficies metálicas».

Las cámaras termográficas de FLIR cumplen con más

Según los técnicos de Petroval, dispositivos puntuales de temperatura como los termopares proporcionan muy poca información de lo que en realidad está sucediente en el interior del horno. «Las aberturas de inspección ofrecen una visualización de las partes del interior, pero las llamas, los gases de combustión y el polvo oscurecen la visión de los tubos y los quemadores cuando el equipo se encuentra en funcionamiento. Los dispositivos de medición de temperatura como los termopares pueden ayudar a detectar problemas, pero solo miden en un único punto. Las cámaras termográficas de FLIR cumplen con más objetivos que la medición de temperatura en un solo punto. Se puede leer la temperatura en cada uno de los píxeles de la imagen térmica con una resolución de 320 x 240 o 640 x 480.

«Mediante el uso del software FLIR Reporter, analizamos los datos termográficos registrados para obtener los detalles térmicos más precisos», continúa Tournieux.

Termopares no precisos

Uno de los más importantes objetivos de las inspecciones de hornos y calderas es la validación de las lecturas de temperatura de los termopares, según Tournieux. «Los dispositivos de medición por contacto de termopar o las soldaduras que los mantienen en su sitio se pueden deteriorar con el tiempo y los datos de las mediciones pueden dejar de ser precisos. En muchos casos, las refinerías pueden funcionar a una capacidad de producción mucho mayor, pero debido a la inexactitud de las lecturas de los termopares, la producción se limita al margen seguro. Mediante las cámaras termográficas de FLIR, podemos saber si las lecturas de temperatura del termopar son correctas. Una vez validadas las lecturas de termopar, normalmente las refinerías son capaces de incrementar la producción de forma segura».

«Antes de tener cámaras termográficas de FLIR, no había forma de validar las mediciones de temperatura de los termopares», continúa Tournieux. «No sabíamos si era seguro aumentar el rendimiento. Ahora podemos decir con mucha precisión si es seguro o no hacerlo. Muchas de las refinerías que visitamos producen 30 000 toneladas al día, por ejemplo, y gracias a nuestras inspecciones son capaces de saber que también sería seguro producir 32 000 toneladas».

Años de experiencia

Cualquiera que piense que llevar a cabo inspecciones en hornos es solo cuestión de apuntar y disparar se llevará una decepción, afirma Tournieux. «Aunque es importante contar con la cámara termográfica adecuada, hace falta mucho más que eso. Los operarios de Petroval cuentan con años de experiencia en la realización de inspecciones termográficas y en el análisis de datos, y además en la instalación de hornos y calderas industriales».

«Por poner un ejemplo, utilizamos sondas especiales con las que podemos estar seguros de que la cámara termográfica es precisa. Introducimos la sonda en el horno y la sostenemos junto al tubo que queremos examinar. Dentro de la sonda, un termopar con precisión comprobada de antemano nos dice la temperatura exacta de la ubicación. A continuación, cambiamos los ajustes de emisividad para que la temperatura medida por la cámara termográfica coincida con la temperatura medida con la sonda. Dado que la emisividad es diferente para cada material que se utiliza, contamos con una sonda para cada tipo de tubo que se utiliza en las instalaciones de hornos industriales».

Cámaras termográficas de FLIR: el mejor método para las inspecciones de hornos

«Pero si se cuenta con la experiencia y el equipo adecuado, las cámaras termográficas de FLIR son realmente el mejor método para las inspecciones de hornos», concluye Tournieux. «Es un estupendo método sin contacto y no destructivo de capturar tanto información cualitativa como cuantitativa para evitar o reducir el tiempo de inactividad».

Fuente de las imágenes: Biblioteca de fotos de Petroval.