Diagnósticos térmicos en la producción y distribución eléctrica

Hoy en día no podemos imaginar la vida sin electricidad. Aunque la damos por segura como parte de nuestras vidas, no siempre somos conscientes de lo que implica producirla y suministrarla directamente a nuestros hogares desde las centrales eléctricas. Las redes de transporte y distribución eléctrica son sistemas altamente complejos de líneas que interconectan fuentes de generación eléctrica, estaciones de transformación y consumidores. Desafortunadamente, en las redes eléctricas pueden ocurrir fallos que den lugar a cortes eléctricos así como incendios destructivos. Un UAV (dron) con un sistema de imagen térmica instalado puede ser una herramienta muy útil para prevenir dichos problemas.

Introducción al problema

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Las centrales generadoras producen electricidad en corriente alterna con tensiones de varios miles de voltios. Cuando se transporta a largas distancias, la tensión se transforma en centros de transformación a muy altos voltajes, de 110kV, 220kV o 400kV. Las centrales eléctricas están conectadas a la red de distribución mediante líneas aéreas. El sistema que conecta la parte de transporte con la parte de distribución son los centros de transformación.

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Cada elemento de la red de distribución está en riesgo de sufrir una serie de defectos que pueden conllevar pérdidas energéticas y/o riesgos de seguridad mayores. Desafortunadamente, un corte del suministro eléctrico como consecuencia de un fallo en la red de distribución no solo tiene efectos financieros para el proveedor eléctrico, sino también para un alto número de habitantes así como empresas o centros sanitarios. Los también fallos implican riesgos para las vidas humanas. Por lo tanto, todos los elementos de la red de distribución se deben revisar para prevenir cualquiera de los problemas mencionados.

Uno de los fallos más frecuentes en la red de distribución es el sobrecalentamiento de elementos individuales debido a una alta resistencia de paso. La alta resistencia ocurre normalmente en uniones eléctricas con imperfecciones (dañadas, anticuadas o mal instaladas). Debido al incremento de la resistencia se producen pérdidas energéticas en forma de pérdidas de calor. No se trata solo de un problema económico, sino más bien de un problema de seguridad, ya que el empeoramiento progresivo del elemento dañado provocará un aumento progresivo de la temperatura que puede acabar en un incendio altamente destructivo debido a la alta tensión.

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Termografía de una junta en línea de distribución de alta tensión

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La termografía es una técnica que persigue determinar sin contacto la distribución de temperatura en la superficie de los cuerpos. Para este propósito se utilizan unos equipos especiales, conocidos cómo cámaras termográficas. Una cámara termográfica permite determinar la  temperatura superficial de un objeto desde unos cuantos metros de distancia (de una superficie con una emisividad suficientemente alta). Utilizando una cámara termográfica durante la inspección se pueden descubrir problemas que no podrían ser vistos con una cámara convencional y que podrían desembocar en serios problemas a corto plazo.

Una gran ventaja de este método es que las inspecciones se realizan siempre sobre instalaciones que están en funcionamiento, ya sea a pleno rendimiento o con cargas parciales. Por lo tanto no es necesario un apagado de las instalaciones para ejecutar las inspecciones, es más, es mejor si estas están a plena carga.

La inspección se debe realizar periódicamente, ya que los problemas pueden aparecer en cualquier momento incluso en lugares previamente inspeccionados y que estaban bien (debido al envejecimiento de las instalaciones o a condiciones climáticas)

Inspecciones aéreas con el sistema Workswell WIRIS

The question is how to check equipment located at great heights, is under high voltage and is located in areas with complicated access. How do you check the network of lines in large transformer stations when the whole system takes up a large area and the inspected elements are difficult to access? The option of aviation inspection is available that has been used in this area for many years.

La cámara termográfica Workswell WIRIS está diseñada para su montaje en un dron (UAV). El conjunto es ligero, móvil y totalmente controlable mediante u mando RC estándar. El sistema combina do tipos de cámara, una cámara para el espectro visible (para la inspección de defectos visibles) y una cámara térmica (para detección de defectos ocultos). El software de la cámara permite, remotamente, conmutar entre las dos cámaras y grabar imágenes y vídeos radiométricos tanto en el espectro visible como en el infrarrojo. El operador ve cualquier objeto bajo el dron en tiempo real y puede analizar i grabar imágenes con el fin de identificar áreas dañadas.

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Además, a diferencia de otros sistemas similares, el Workswell WIRIS permite ajustar manualmente el rango de temperaturas, por ejemplo, en un intervalo de 15ºC a 25ºC. Este ajuste del rango de temperaturas se puede realizar durante el vuelo. Sin necesidad de aterrizar, el sistema se puede configurar para adaptarlo a la situación actual, permitiendo conseguir fácilmente la sensibilidad requerida, lo cual es necesario por ejemplo, para localizar problemas de humedad menores que con el tiempo pueden empeorar y dar lugar a graves problemas.

El sistema puede medir temperatura en el punto central, así como localizar los puntos con temperatura máxima y mínima. El mínimo y el máximo se localizan mediante una cruz azul y una cruz roja respectivamente. Esta función se puede utilizar para gobernar el dron, ya que el sistema mostrará automáticamente dónde está localizado el problema con mayor potencial. Además, el Workswell WIRIS también tiene otras funciones adicionales adecuadas para localizar problemas, por ejemplo, el ZOOM continuo (hasta 14x para la cámara térmica y 16x para la cámara visual) para la localización exacta del problema o el control del momento en que se realiza la calibración (NUC), para que sea en el momento correcto.

El Workswell WIRIS se puede controlar totalmente desde un mando RC tradicional, desde el cual se podrá acceder a todas las funciones del sistema. Además de todas las funciones, el monitor mostrará las imágenes de la cámara térmica así como las de la cámara visible. Durante el vuelo también estará disponible la información sobre la temperatura medida (min/max y punto central).

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La calibración del sistema y los datos radiométricos son esenciales

Todos los datos obtenidos (vídeo e imágenes individuales) son totalmente radiométricos y por lo tanto se pueden evaluar en el confort de la oficina y elaborar un informe con las mediciones y una fácil identificación de los problemas graves, por ejemplo según la ISO 18434-1, que es el estándar en este área.

Además, el sistema Workswell WIRIS está totalmente calibrado. Durante la producción se verifica la exactitud de las mediciones y con el envío del equipo se incluye la hoja de calibración con la precisión de medición indicada. El sistema cumple con los requisitos más ampliamente requeridos por las normativas - ISO 18431-1. Los valores de la emisividad y la temperatura aparente reflejada se pueden corregir durante la medición o en cualquier otro momento. Los expertos saben que sin esta función no se pueden utilizar los datos medidos.

Resumen

La termografía es actualmente una técnica consolidada para la inspección de instalaciones eléctricas. Se utilizó por primera vez en 1965 y desde entonces se ha consolidado como el uso comercial más extendido para la termografía.


La termografía aérea se ha aplicado en este campo desde el principio. El sistema Workswell WIRIS ofrece un completo equipo de inspección aérea que cumple con los requisitos de la norma ISO 18434-1 para este tipo de inspecciones (calibración, datos radiométricos, corrección de emisividad y otros parámetros de medida, etc.). Durante el vuelo se pude visualizar en vivo las imágenes de ambas cámaras, también se pueden grabar las imágenes o vídeo de todo el vuelo para su posterior análisis e identificación de áreas dañadas. Los terrenos inaccesibles o las grandes subestaciones no representan ningún problema para los drones equipados con cámara. Todo el sistema se controla confortablemente desde una distancia de seguridad, a diferencia de las inspecciones tradicionales desde tierra con cámaras termográficas de mano.