Cámaras termográficas para la supervisión de subestaciones

Las compañías eléctricas tienen que hacer frente a la obsolescencia de sus infraestructuras, que aumenta el riesgo de apagones y caídas de tensión. Una caída de tensión es un descenso del voltaje en el suministro eléctrico; y se llama así porque normalmente ocasiona la atenuación de las luces. Además, los servicios de suministro se enfrentan al mantenimiento no planificado y al aumento de los costes.

Las empresas de servicios públicos buscan constantemente formas de solucionar estos problemas para mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico, al mismo tiempo que reducen los costes. Al usar cámaras termográficas de FLIR y software de automatización, se pueden detectar remotamente fallos inminentes del equipo y la seguridad en cualquier momento, tanto de día como de noche. El resultado final es una mayor fiabilidad y una reducción de los costes.

Causa y efecto de los fallos

El riesgo de apagones y caídas de tensión aumenta en la red de distribución eléctrica debido al envejecimiento de la infraestructura y a la falta de sistemas de automatización para supervisar el estado de equipos críticos en las subestaciones y demás puntos de la red.

Por ejemplo, las fugas de líquido en los transformadores o las averías del aislamiento interno son la causa del sobrecalentamiento que, a su vez, conlleva fallos, pero muchas empresas de servicios eléctricos no cuentan con sistemas de detección térmica automatizados que puedan poner de relieve estos problemas.

Independientemente de cuál sea la causa, un fallo crítico en una subestación puede derivar en una serie de fallos en cascada. El resultado puede ser un fallo general en instalaciones bancarias, sistemas de seguridad, plantas de fabricación, refrigeración de alimentos, redes de comunicación o sistemas de control del tráfico. Por supuesto, la empresa eléctrica afectada puede perder una gran cantidad en beneficios e incurrir en enormes gastos para volver a poner en funcionamiento los sistemas.

Las instalaciones eléctricas de alto voltaje tienden a calentarse antes de fallar. Al someter a este equipo de alto voltaje a una supervisión continua con cámaras termográficas se pueden evitar estas costosas averías.

Las cámaras termográficas ayudan a ahorrar dinero

La tecnología termográfica puede mejorar la fiabilidad y la seguridad de las subestaciones eléctricas. A pesar de que las empresas eléctricas han utilizado durante muchos años cámaras termográficas de mano para supervisar los equipos de subestaciones, muchas de ellas están pasando en instalar de forma permanente sistemas de cámaras termográficas. Mediante el uso de cámaras termográficas automatizadas y un software innovador, FLIR y sus socios han desarrollado sistemas de supervisión que proporcionan alertas tempranas de los fallos inminentes del equipo.

Estos sistemas emplean tecnología avanzada de detección y medición, métodos de control y comunicaciones digitales. Son capaces de anticipar, detectar y dar respuesta rápidamente a los problemas que surjan, reduciendo así los gastos de mantenimiento, las posibilidades de fallos, los casos de caída de tensión y la pérdida de productividad.

Como ejemplo pondremos el caso de una gran empresa de servicios que descubrió una varilla de buje caliente en el transformador de una subestación y la reparó con un coste de solo 12 000 €. Un problema similar que tuvo lugar antes de que esta empresa implantara el programa de termografía provocó un error catastrófico que costó más de 2 250 000 €.

Entre los componentes de subestaciones cuyas señales térmicas son precursoras de fallos se encuentran:

• Transformadores de alimentación (niveles de aceite y funcionamiento de bombas)
• Cambiadores de tomas bajo carga (niveles de aceite y otros problemas internos)
• Bujes aislantes (niveles de aceite y conexiones en mal estado)
• Soportes aislantes (humedad, contaminación y degradación)
• Pararrayos (degradación de los discos de óxido metálico)
• Disyuntores de circuitos (aceite o fugas de SF6)
• Desconexiones mecánicas (conexiones en mal estado y contaminación)
• Cuadros de control (desgaste de los ventiladores, las bombas y otros componentes)
• Baterías

La detección de los aumentos de temperatura en estos componentes mediante el uso de cámaras termográficas permite realizar operaciones de mantenimiento antes de que ocurra una interrupción imprevista debido a un fallo general.

Visión general esquemática del sistema de supervisión de la subestación

Principios de la termografía

El primer principio de la termografía es que «muchos componentes se calientan antes de fallar».

En segundo lugar, todos los objetos emiten radiación térmica en el espectro infrarrojo, que es invisible al ojo humano.

Y, en tercer lugar, las cámaras termográficas convierten esa radiación en imágenes nítidas a partir de las cuales se pueden leer las temperaturas. Estos datos de temperatura sin contacto se pueden mostrar en un monitor en tiempo real y también se pueden enviar a un dispositivo de almacenamiento digital para su análisis.

Las cámaras termográficas no requieren luz para generar las imágenes y pueden ver puntos calientes mucho antes de que el calor excesivo o la pérdida de aislamiento provoquen un fallo. Se pueden montar en carcasas resistentes a todo tipo de condiciones climatológicas y colocarse en mecanismos de movimiento panorámico/inclinación para supervisar grandes áreas dentro de una subestación. Y todo gracias a la amplia selección de lentes de FLIR con diferentes distancias focales. Por tanto, pueden proporcionar una supervisión las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en todo tipo de condiciones atmosféricas y ubicaciones.

Las cámaras termográficas de FLIR reconocen las diferencias en las señales de calor de los componentes eléctricos y el fondo que los rodea (como el cielo o las nubes), y pueden comparar las temperaturas de componentes similares que se encuentren cerca unos de otros. La lógica incorporada, la memoria y las comunicaciones de datos permiten comparar las temperaturas de las imágenes con ajustes definidos por el usuario y enviar los datos a una estación de supervisión central para realizar análisis de tendencias, activar alarmas y generar informes de excepciones. Incluso se puede notificar a los directores de las instalaciones que se encuentren en oficinas remotas en caso de condiciones anómalas mediante la activación de una opción de envío de mensaje por correo electrónico. Esto resulta idóneo para la supervisión del equipo de la subestación sin presencia de personal.

Configuraciones típicas del sistema

En colaboración con proveedores de sistemas de automatización, FLIR Systems trabaja para crear sistemas de termografía personalizados y de mediciones de temperatura sin contacto para subestaciones eléctricas.

Estos sistemas pueden automáticamente patrullar la instalación y supervisar la temperatura del equipo sin necesidad de personal. Las imágenes de vídeo y los datos de temperatura correspondientes se transmiten por Ethernet, de forma inalámbrica o mediante cables de fibra óptica a una interfaz adecuada que comunica estos datos al centro de supervisión central.

El diagrama de esta página representa el típico sistema de supervisión de una subestación que utiliza cámaras termográficas FLIR A310. Sistemas de este tipo se han instalado en subestaciones de todo el mundo. Las versiones más avanzadas de estos sistemas proporcionan modelos térmicos en 3D con fechado del equipo y las áreas fundamentales.